¿Cuáles son las aplicaciones del alginato en la industria alimentaria?

Respuesta rápida: Para plastificantes, conservantes, agentes blanqueadores y productos químicos especializados relacionados, los compradores generalmente comparan el ajuste de las especificaciones, el comportamiento de procesamiento y las necesidades de cumplimiento en conjunto en lugar de decidir solo por el precio.

El ácido algínico y los alginatos son polisacáridos extraídos principalmente de algas pardas (Phaeophyceae) del género Lamiaria hyperborea, L. digitata y Ecklonia maxima, Macrocystis pyrifera, Ascophyllum nodosum, Fucus serratus y otras especies de algas. Ascophyllum nodosum, Fucus serratus y otras especies de algas. El ácido algínico y el alginato son un producto principal de la industria de las algas marinas en China. Según su naturaleza, se puede dividir principalmente en dos categorías de goma soluble en agua y goma insoluble. El alginato soluble en agua incluye sal monovalente de alginato (alginato de sodio, potasio, amonio, etc.), dos sales divalentes de alginato (alginato de magnesio y alginato de mercurio) y derivados de alginato; La goma de algas insoluble en agua incluye alginato, sales divalentes de alginato (excepto sales de magnesio y mercurio) y sales trivalentes de alginato (alginato de aluminio, hierro, cromo, etc.). Los más utilizados son el alginato de sodio, el alginato de calcio y el alginato de propilenglicol.

 

Este tipo de alginato se encuentra en las paredes celulares de las algas marinas, y en su estado natural es una mezcla de sales insolubles de alginato (calcio, magnesio, sodio, potasio). Cuando se extrae comercialmente, primero se trata con ácido para convertirlo en alginato insoluble, luego se trata con álcali para formar una solución de alginato soluble y luego, a través de una serie de procesos como la purificación y la filtración, se puede obtener mediante la adición de diferentes sustancias para obtener diferentes gomas de alginato comerciales. El alginato se obtiene mediante tratamiento con ácido, el alginato de calcio se obtiene mediante tratamiento con CaCl2/CaCO3, el alginato de sodio se produce mediante tratamiento con Na2CO3 y el alginato de amonio se produce mediante neutralización con ácido carbónico. El alginato se hace reaccionar con óxido de propileno para producir otro importante derivado del alginato químicamente modificado, el alginato de propilenglicol (PGA). El alginato se usa ampliamente en las industrias alimentaria y farmacéutica debido a sus propiedades de gel únicas y su capacidad para espesar, estabilizar, emulsionar, dispersar y formar películas.

 

Imagen I. Composición química y estructura del alginato.

 

La goma o alginato de algas es el principal componente estructural polisacárido de las algas pardas.El polímero de alginato consta de dos monómeros: unidad de ácido β (1 → 4) -D-manurónico y unidad de ácido α (1 → 4) -L-gulurónico, estos dos monómeros se combinan alternativamente entre sí para convertirse en tres segmentos de cadena estructurales diferentes, que son los siguientes: segmento de cadena compuesto de ácido manurónico (-M-M-M-M-); segmento de cadena compuesto por ácido gulurónico (-G-G-G-G-); y segmento de cadena compuesto por dos monómeros alternativamente (M-G-M-M-G); un segmento de cadena compuesto de ácido gulurónico (-G-G-G-G-); y un segmento de cadena compuesto por dos monómeros alternos (M-G-M-G). La molécula polimérica de la goma de algas consta de estos tres segmentos de cadena. El peso molecular puede llegar a 200.000 moléculas. La proporción de monómeros a segmentos de cadena varía y depende de la materia prima del alginato. Diferentes fuentes contienen diferentes proporciones de ácido manurónico (M) a ácido gulurónico (G), lo que da como resultado diferentes usos y propiedades. En una molécula, puede contener un segmento de cadena continuo formado por solo uno de los glioxilatos, o puede ser un copolímero en bloque formado por dos enlaces de glioxilato. Las variaciones en las proporciones de los dos ácidos glucurónicos en la molécula, así como las diferencias en su ubicación, pueden conducir directamente a diferencias en las propiedades del alginato, como la viscosidad, las propiedades gelificantes y la selectividad iónica.

 

Los segmentos de cadena de ácido poligulurónico son más rígidos que los segmentos de cadena de ácido polimanurónico y tienen un volumen nemático mayor en solución, mientras que los segmentos de cadena que consisten en diferentes tipos de enlaces de ácido glicoaldehídico tienen mejor flexibilidad y un volumen nemático más pequeño en solución que aquellos que consisten en los dos ácidos glicoaldehídicos mencionados anteriormente solos. En igualdad de condiciones, cuanto mayor sea la rigidez de los segmentos de cadena de la molécula de alginato, mayor será la viscosidad de la solución preparada y mayor será la fragilidad del gel formado.

 

Cada tipo de alga contiene su estructura diferente de gel de algas, la estructura especial del gel de algas tiene una gran influencia en sus propiedades, especialmente en la presencia de iones de calcio cuando el efecto gelificante. Los segmentos de cadena del ácido poligulurónico se unen muy fuertemente a los iones de calcio y forman una estructura reticular completamente polimerizada. Los segmentos de la cadena del ácido polimanurónico, aunque también se unen al calcio, no son tan fuertes. El ion calcio se une preferentemente al ácido gulurónico y también se une bien a los residuos de ácido gulurónico entre los dos segmentos de cadena diferentes. La unión compleja entre muchos segmentos de cadena de diferentes moléculas forma una estructura de malla completa y forma un gel.El alto peso molecular, el bajo contenido de calcio o la composición alta de ácido glucurónico de los segmentos de cadena de la goma de algas formaron un gel duro, tiene buenas propiedades gelificantes, generalmente se usan en alimentos como agente gelificante. Por el contrario, la goma de alginato con bajo peso molecular, alto contenido de calcio o que contiene segmentos de cadena compuestos de alto contenido de ácido manurónico se utiliza a menudo como espesante en los alimentos.

 

Derivados químicos del ácido algínico.

 

El ácido algínico se puede convertir en varios derivados mediante el proceso de modificación química posterior. El alginato de propilenglicol (PGA) es uno de los derivados más típicos, pero también se ha producido industrialmente y se han aplicado una gran cantidad de derivados de alginato. El PGA tiene estabilidad ácida y puede prevenir la precipitación causada por el calcio y otros iones metálicos de alta valencia, lo que tiene ventajas obvias en la aplicación de algunos alimentos ácidos.

 

Además, el alginato se puede hacer reaccionar con aminas orgánicas para producir sales de alginato de amonio. Las aminas orgánicas que pueden usarse incluyen: trietanolamina, triisopropilamina, butilamina, dibutilamina y dipentilamina. El alginato de amonio también se puede producir haciendo reaccionar PGA con aminas primarias como amoníaco, etanolamina, etilendiamina, etilamina, propilamina, isobutilamina y butilamina, pero no es fácil reaccionar con aminas secundarias. La producción industrial de alginato de amonio generalmente se realiza neutralizando el ácido algínico con amoníaco o carbonato de amonio. En la actualidad, aunque se ha podido sintetizar acetato de alginato y sulfato de alginato, aún no se ha aplicado en la práctica. El alginato de carboximetilo se puede preparar tratando alginato de sodio con ácido cloroacético y álcali, y también se puede sintetizar una serie de ésteres de diol de alginato a base de hidrocarburos. La reacción de óxido de etileno y alginato puede generar alginato de 2-hidroxietilo.

 

En tercer lugar, las propiedades físicas del alginato.

 

Las algas marinas solubles en agua comercialmente útiles incluyen sales monovalentes de alginato (alginato de sodio, alginato de potasio, alginato de amonio), alginato de calcio, sales mixtas de alginato de amonio-calcio, ácido algínico y éster de alginato de propilenglicol.

 

El alginato, como sustancia polisacárida hidrófila, absorbe fácilmente agua de la atmósfera y, por tanto, el contenido de humedad en equilibrio está relacionado con la humedad relativa. El alginato tiene buena estabilidad en almacenamiento en seco a temperatura ambiente o inferior, por lo que los productos de alginato deben almacenarse en un lugar fresco y seco.

 

El alginato es un tipo de polímero hidrofílico, cuando se pone en el agua, si no se agita, las partículas de gel pueden aglomerarse y su parte central no es fácil de mojar con el agua, lo que resulta en una disolución lenta, lo que trae problemas al uso.En la producción del uso general del método de disolución de alto cizallamiento, es decir, en la agitación continua a alta velocidad, agregue lentamente el pegamento en polvo al agua y continúe revolviendo hasta que se convierta en un pegamento espeso. Calentar adecuadamente durante el proceso de disolución o agregar la cantidad adecuada de azúcar y otros polvos secos, mezclarlos y dispersarlos antes de agregarlos al agua también ayudará a la disolución del alginato.

 

(i) Alginato

 

Alginato, fórmula molecular (C6H7O6H)n, polvo blanco o amarillo claro, insoluble en agua fría, soluble en solución alcalina, insoluble en disolventes orgánicos. Es inodoro e insípido, o tiene un ligero olor especial. El valor de pH de la suspensión de agua al 3% es de 2,0 a 3,4 y se precipita con sal de calcio. El ácido algínico es un tipo de ácido poliglucurónico extraído de algas (por ejemplo, algas marinas, macroalgas, etc.), que puede usarse como estabilizador, espesante, emulsionante y agente formador de gel en la industria alimentaria, y puede usarse como estabilizador espesante para helados, salsas, mermeladas, pan, fideos, crema batida, sopas, etc.; agente de ajuste de descongelación para alimentos congelados; agente de suspensión para refrescos; agente de recubrimiento para alimentos horneados; Emulsionante para pudin y nata pulverizada en polvo. Emulsionante para flanes y natas atomizadas en polvo. El ácido algínico también se puede utilizar en la industria farmacéutica y de atención médica, como agente contra la obesidad y el tratamiento de enfermedades gástricas de nuevos agentes tienen mayor valor médico, al mismo tiempo, también es la producción de éster de alginato de propilenglicol, alginato de trietilamina, alginato de sodio dibásico (PSS) y otras materias primas importantes.

 

(B) alginato de sodio

 

Alginato de sodio, también conocido como fucoidan de sodio, goma de algas marinas, goma de algas pardas, alginato, polvo o partículas de color blanco o amarillo claro, inodoro, insípido, soluble en agua, su solución acuosa es un coloide viscoso, insoluble en alcohol y otros disolventes orgánicos. La fórmula molecular es C5H7O4COONa)n. Se utiliza ampliamente en alimentos, medicinas, textiles, impresión y teñido, fabricación de papel, industria química de uso diario, etc. Se utiliza principalmente en la industria alimentaria como estabilizador, espesante, emulsionante, agente dispersante y coagulante en el procesamiento de bebidas frías, pasteles, dulces, bebidas instantáneas y productos alimenticios, etc. Especialmente desde la década de 1980, las algas marinas se han utilizado en el procesamiento de productos alimenticios. Especialmente desde la década de 1980, el alginato de sodio se ha ampliado continuamente en aplicaciones alimentarias. El alginato de sodio no solo es un aditivo alimentario seguro, sino que también puede utilizarse como material base de alimentos biónicos o alimentos terapéuticos.Dado que en realidad es una fibra dietética natural, se ha informado que ralentiza la absorción de ácidos grasos y sales biliares, y tiene el efecto de reducir el colesterol sérico, los triglicéridos en sangre y la glucosa en sangre, lo que puede prevenir enfermedades modernas como la hipertensión, la diabetes y la obesidad. Puede inhibir la acumulación de metales nocivos como el estroncio, el cadmio y el plomo en el tracto intestinal del cuerpo. Es debido a estas importantes funciones del fucoidan sódico que se le ha hecho cada vez más hincapié en el país y en el extranjero.

 

(III) Alginato de potasio

 

Fórmula molecular de alginato de potasio: (C6H7O6K)n, propiedades: polvo irregular de color blanco a amarillo claro, inodoro, insípido, fácilmente soluble en agua para formar una solución viscosa, insoluble en etanol o contenido de etanol superior al 30% (peso) de la solución de hidroalcohol, insoluble en cloroformo, éter y pH inferior a 3 ácido. El alginato de potasio generalmente se puede obtener haciendo reaccionar alginato con carbonato de potasio o hidróxido de potasio.

 

Puede usarse como estabilizador y espesante en alimentos enlatados, helados, fideos y otros alimentos según GB2760 de China. Usos: Utilizado principalmente en medicina e industria alimentaria. El alginato de potasio es un tipo de carbohidratos polisacáridos naturales extraídos de las algas marinas, que se dice que tiene el efecto de reducir la grasa en la sangre, el azúcar en la sangre, el colesterol, etc. Se utiliza principalmente en productos farmacéuticos y alimentos saludables.

 

(IV) Alginato de amonio

 

El alginato de amonio es un polvo fibroso o un polvo grueso de color blanco a amarillo claro, casi inodoro e insípido, que se disuelve lentamente en agua para formar una solución coloidal viscosa, insoluble en etanol y con un contenido de etanol superior al 30% (peso) de la solución de hidroalcohol, insoluble en cloroformo, éter y un valor de pH inferior a 3 en solución ácida. Su método de producción industrial se obtiene generalmente neutralizando el alginato con amoníaco o carbonato de amonio.

 

(E) Alginato de calcio

 

Alginato de calcio, fórmula molecular: [(C6H7O6)2Ca]n, polvo blanco a polvo indefinido de color amarillo claro, inodoro, insípido, insoluble en agua y disolventes orgánicos, insoluble en etanol. Lentamente soluble en polifosfato de sodio, soluciones de carbonato de sodio y soluciones de compuestos de calcio. Su sistema industrial se obtiene generalmente por la reacción entre alginato e hidróxido de calcio o carbonato de calcio.

 

Cuarto, las propiedades reológicas del alginato y los factores que influyen.

 No existe correlación entre la viscosidad del alginato y la capacidad de gelificarse; en la práctica, no existe un límite claro entre el espesamiento y el gel débil; la presencia de una pequeña cantidad de iones de calcio puede hacer que la viscosidad aumente, mientras que una gran cantidad de iones de calcio convierten la solución en un gel. El alginato puro disuelto en agua destilada forma una solución homogénea con alta fluidez. Los factores físicos que afectan las propiedades fluidas de las soluciones de alginato incluyen la temperatura, la velocidad de corte, el tamaño de las partículas del polímero, la concentración y los solventes miscibles con agua destilada. Los factores químicos que afectan las soluciones de alginato son: pH, quelatos, diversos cationes y compuestos de aminas cuaternarias.

 

(i) Propiedades reológicas de las soluciones de alginato.

 

La concentración de la solución de alginato es un factor importante que afecta las propiedades reológicas de la solución de alginato. Por ejemplo, la viscosidad media de la solución de alginato de sodio, cuando la concentración es del 0,5%, en el rango de velocidad de corte baja para las características del fluido newtoniano, en la velocidad de corte alta para el rendimiento de las características del fluido no newtoniano; pero cuando la concentración es del 2,5%, tanto en la velocidad de corte baja como en la alta se muestran como características del fluido no newtoniano. De manera similar, una solución al 3 % de alginato de propilenglicol presenta adelgazamiento por cizallamiento en un amplio rango de velocidades de cizallamiento; mientras que a una concentración del 1% o menos, la solución tiene una viscosidad casi estable y no presenta adelgazamiento por cizallamiento a velocidades de cizallamiento inferiores a 100 s-1.

 

El alginato de sodio tiene un alto peso molecular y rigidez molecular, y se pueden obtener soluciones de alta viscosidad aparente incluso en bajas concentraciones.

 

Las curvas de viscosidad-corte del alginato de sodio y del alginato de potasio de viscosidad media son consistentes en todo el rango de velocidades de corte. Las curvas de viscosidad-corte del PGA de baja viscosidad y del alginato de sodio esencialmente se superponen en el rango de velocidades de corte superiores a 10.000 s-1 y se bifurcan sólo a velocidades de corte más bajas.

 

(II) Factores que afectan las propiedades reológicas de la solución de alginato.

 

1. Temperatura

 

Cuando la temperatura aumenta, la viscosidad de la solución de alginato disminuye y la viscosidad disminuye aproximadamente un 12% por cada aumento de 5,6 ℃ en la temperatura. Si no está a alta temperatura durante mucho tiempo, la viscosidad se puede recuperar cuando se baja la temperatura. El calentamiento provoca la degradación térmica del alginato, cuyo grado depende de la temperatura y el tiempo. Aunque reducir la temperatura de la solución de alginato aumentará la viscosidad, pero no generará un gel, la solución de alginato se congelará y luego se descongelará y se volverá a descongelar, su viscosidad no cambiará.

 2.solvente

 

La adición de pequeñas cantidades de disolventes no acuosos que sean miscibles con agua, como etanol, etilenglicol o acetona, aumentará la viscosidad de las soluciones de alginato y, en última instancia, conducirá a la precipitación del alginato. Los límites permisibles de soluciones de alginato para estos solventes están influenciados por la fuente del alginato, el grado de polimerización, el tipo de catión presente y la concentración de la solución.

 

3. Concentración

 

Al igual que la mayoría de los otros geles alimentarios, la viscosidad de los alginatos como el alginato de sodio, el alginato de amonio, el alginato de potasio y el PGA aumenta con su concentración en soluciones acuosas. Por supuesto, existen grandes diferencias en el aumento de la viscosidad para los distintos grados de viscosidad de los alginatos.

 

4.pH

 

En términos generales, el alginato es más estable en condiciones ácidas, especialmente para el PGA. El valor de pH debe reducirse a 3,0 cuando el PGA puede gelificarse; por encima de 7,0 se producirá saponificación y descomposición, mientras que el valor de pH de 3,0-7,0 es bastante estable, por lo que el PGA es muy adecuado para la aplicación de alimentos ácidos.

 

5.Gelación

 

El alginato puede reaccionar con muchos cationes de alta valencia (excepto el magnesio) para producir reticulación. Cuando aumenta el contenido de cationes multivalentes, la solución de alginato se espesa y forma un gel, que finalmente precipita.

 

Todos los geles de alginato son el resultado de interacciones entre moléculas de alginato y son térmicamente irreversibles. La estructura y fuerza del gel se pueden ajustar eligiendo el agente gelificante adecuado.

 

Los iones metálicos multivalentes, como zinc, aluminio, cobre, en presencia de exceso de amoníaco, pueden generar complejos con el alginato. Cuando se elimina el amoníaco de este sistema, se produce alginato insoluble. El calcio se usa más comúnmente para cambiar las propiedades fluidas de las soluciones de alginato y las propiedades gelificantes de cationes polivalentes; el calcio también se puede usar para preparar fibras y películas de alginato insolubles.

 

La adición de calcio a un sistema de alginato puede cambiar significativamente sus propiedades gelificantes. Sin embargo, se debe tener en cuenta que si el calcio se agrega demasiado rápido, puede provocar una reacción local demasiado rápida, afectando la uniformidad de todo el sistema y generando un gel discontinuo. Por lo tanto, trate de utilizar una disolución lenta de sales de calcio, o agregue tripolifosfato de sodio o hexametafosfato de sodio como integradores, para controlar la tasa de calcio.

 

Varios principios utilizados para controlar la fuerza del gel o el tiempo de gel son:

 (1) la adición de un agente quelante debilitará el efecto de generación de gel, pero una adición demasiado baja de agente quelante puede producir un gel discontinuo; (2) reducir el contenido de calcio da como resultado un gel más blando y aumentar el contenido de calcio da como resultado un gel más duro. Sin embargo, los recortes excesivos de calcio pueden provocar la generación de geles o precipitados discontinuos; (3) en un sistema ácido, la adición de ácidos de disolución lenta puede acelerar la formación de geles; (4) cuanto mayor es la viscosidad del alginato, más quebradizo se forma el gel; (5) cuanto más cerca esté el contenido de calcio de la cantidad de cálculos químicos necesarios para la reacción con el alginato, mayor será la probabilidad de producir una contracción por deshidratación.

 

6. Agente quelante

 

La adición de un agente quelante a una solución de alginato sirve para quelarla con cationes polivalentes residuales y para evitar que el alginato reaccione con estos cationes polivalentes. Las soluciones de alginato de sodio con bajo contenido de calcio muestran muy pocos cambios en la viscosidad cuando se agregan agentes quelantes. Por el contrario, cuando se añade una solución de alginato de calcio y alginato de sodio a un agente quelante, la viscosidad cambia significativamente. La adición de un agente quelante puede acercar el fluido de la solución de alginato al fluido newtoniano.

 

7. Sales monovalentes

 

La adición de sales monovalentes reducirá la viscosidad de la solución de alginato diluida. La concentración de sales monovalentes en la solución alcanza 0,1 mol/L, el mayor efecto sobre la viscosidad. En la solución concentrada, este efecto es menos significativo. Los principales factores que afectan el papel de las sales monovalentes en la solución de alginato son: el tipo de sal, la fuente de alginato, el grado de polimerización y la concentración.

 

1. Características de gelificación y métodos del alginato

 

(I) Mecanismo de gelificación

 

En la industria alimentaria el alginato se utiliza principalmente como agente gelificante y espesante. En la aplicación de alginato, se utiliza ampliamente la gelificación. El alginato soluble en agua reacciona con los iones de calcio y puede formar un gel muy rápidamente. Sin embargo, el mecanismo de formación del gel y los factores que influyen en él son más complejos.

 

La formación de gel de alginato pertenece a la gelificación química. Las macromoléculas iónicas (como el alginato) en presencia de iones metálicos de alta valencia pueden formar geles y no existe relación con la temperatura. Tanto el alginato de sodio como la pectina baja en ésteres obtienen un tipo especial de gel mediante una reacción química con iones de calcio mientras se forman enlaces cruzados.Generalmente se cree que este entrecruzamiento se debe a la interacción de dos grupos carboxilo en cadenas poliméricas vecinas con iones calcio para formar puentes iónicos o quelación con iones calcio a través de grupos hidroxilo y carboxilo en cada par de cadenas poliméricas.

 

Las propiedades del alginato (sal) dependen principalmente de su viscosidad y de la proporción de ácido manurónico a ácido gulurónico (M/G); cuanto mayor es el peso molecular, mayor es la viscosidad, y controlando el grado de degradación del peso molecular a través de las condiciones del proceso, es posible obtener diferentes grados de viscosidad del alginato; sin embargo, la relación M/G, que determina el tamaño de su capacidad de formación de gel, depende de la fuente de las diferentes especies.

 

Por lo general, el tipo M alto se usa comúnmente como espesante mientras que el tipo G alto se usa como agente gelificante, porque en la interpretación del modelo de «cartón de huevos» de la teoría de gelificación del alginato, los fragmentos unidos al ácido gulurónico tienen una configuración espacial que acepta iones de calcio, mientras que los fragmentos de ácido manurónico tienden a tener forma de cinta y es menos probable que acepten iones de calcio. Los iones de calcio forman un gel frágil de alta resistencia con alto contenido de alginato tipo G con buena estabilidad térmica, que puede convertirse en un gel térmicamente irreversible; mientras que con el tipo M alto, genera un gel elástico débilmente fuerte, que es más adecuado para tratamientos de descongelación o congelación, por otro lado, la fuerza del gel del tipo M alto es mayor que la del tipo G alto cuando la concentración de iones de calcio es baja, y a medida que aumenta la concentración de iones de calcio, la fuerza del gel del tipo G alto aumenta rápidamente y excede significativamente la fuerza del gel del tipo M alto. Con el aumento de la concentración de iones de calcio, la fuerza del gel del tipo G alto aumentó rápidamente y superó ampliamente el del tipo M alto, mientras que el aumento del tipo M alto fue lento; cuando el aumento de la concentración de iones calcio excedía la cantidad máxima necesaria para la formación del gel, conduciría a una disminución en la fuerza del gel.

 

La concentración de iones de calcio en el sistema tiene una gran influencia en el uso práctico del alginato. La adición de diferentes cantidades de iones de calcio a la concentración del 0,5 % de solución de alginato de sodio con alto contenido de M mostró que: la solución era pseudoplástica a un nivel de 0 a 50 ppm, tixotrópica a un nivel de 50 a 350 ppm y comenzó a formar un gel a un nivel de 350 ppm o más. En la aplicación de diferentes sales de calcio o agentes quelantes para controlar la velocidad y el tiempo de formación del gel, se usan comúnmente sales de calcio con diferente solubilidad: como CaCL2, en el pH neutro, todas se disocian en iones de calcio y pueden reaccionar rápidamente con el alginato para formar un gel;Sulfato de calcio dihidrato, solo una pequeña cantidad de iones de calcio se disocian en iones de calcio en el pH neutro, pero en el pH ácido se puede disociar en todo el control de las condiciones específicas de pH, para mantener solo una cierta cantidad de iones de calcio con alginato en el sistema y para mantener una cierta cantidad de iones de calcio con el gel. Control de las condiciones de pH específicas para mantener solo una cierta cantidad de iones de calcio en el sistema y la reacción del alginato; la reacción de los iones de calcio se consumirá a partir de la disociación adicional del equilibrio del sulfato de calcio y se repondrá para mantener la misma concentración de iones de calcio; fosfato dicálcico, su solubilidad a pH neutro es cero, con el aumento de la acidez del sistema aumenta el número de iones de calcio libres; el uso de agentes quelantes, tales como pirofosfato de sodio, citrato de sodio, etc., y su capacidad quelante de los iones calcio por el pH; uso de agentes acidificantes como ácido glucónico – citrato de sodio, etc., y la capacidad de quelar iones de calcio por pH; uso de agentes acidificantes como la glucono-δ-lactona, cuyo grado de acidificación está controlado por la temperatura del sistema; por lo tanto, el uso hábil de estos factores puede usarse para controlar la velocidad, el tiempo y la fuerza del gel.

 

La cantidad de iones de calcio necesarios para la preparación del gel depende completamente de las condiciones de preparación del gel. Por ejemplo, a un pH de 4,0, se puede producir un gel a partir de una cantidad determinada de alginato con una cantidad calculada químicamente de iones de calcio que oscila entre el 10% y el 15%. Sin embargo, a un pH de 7,0, se requiere el doble de cantidad de iones de calcio (aproximadamente un 2 % de calcio en una dosis de alginato de sodio). En condiciones ácidas, algunos de los grupos carboxilo se protonan, lo que reduce la repulsión entre cadenas y, por tanto, disminuye la cantidad total de calcio necesaria para formar el gel.

 

La forma de aumentar la resistencia del gel de alginato es aumentar la concentración de alginato o iones de calcio, así como bajar la temperatura del sistema (congelación). Para debilitar la resistencia del gel de alginato, se pueden utilizar los siguientes métodos: disminuir la concentración de alginato o iones de calcio, aumentar la temperatura del sistema, aumentar el contenido de componentes solubles en el sistema, agregar polímeros de alto peso molecular relativo y agregar agentes quelantes.

 

(ii) Métodos de formación de encías

 

Casi todos los alginatos solubles son capaces de formar geles, y existen tres métodos diferentes mediante los cuales se pueden hacer que los alginatos formen geles.

 

1. Gelación dispersiva

 

La coagulación dispersiva es la técnica más sencilla, es decir, se forma un gel cuando los iones de calcio se difunden en el alginato hidratado.Debido a que el proceso de difusión es lento, solo se puede utilizar para tiras finas como las de pimiento morrón, o para cubrir la superficie de aros de cebolla con una fina capa de gel. Si aumenta la concentración de iones calcio en el gel, se puede aumentar la velocidad de dispersión. Sin embargo, esto tiene un límite, porque la fuente de iones de calcio más comúnmente utilizada es el cloruro de calcio, y cuando su concentración es demasiado alta puede afectar el sabor de la comida. Otro coadyuvante coagulante comúnmente utilizado es el lactato de calcio, que tiene la desventaja de una solubilidad muy baja en agua (alrededor del 5%).

 

2. Coagulación interna

 

La coagulación interna generalmente tiene lugar a temperatura ambiente con una liberación controlada de calcio del ingrediente. Se utiliza comúnmente en la preparación de frutas, carnes y muchos postres preparados en frío. El sulfato de calcio (que normalmente contiene dos moléculas de agua) y el hidrogenofosfato de calcio son las fuentes de calcio más utilizadas. La proporción de calcio requerida por la molécula de alginato depende en gran medida del pH, el peso molecular, el tamaño del punto plasmático y la solubilidad de la propia sal de calcio. Cuanto menor sea el tamaño de las partículas y menor el pH, más rápido se liberará el calcio. Es necesario incorporar calcio en la producción para controlar la velocidad de liberación, de modo que el gel de algas pueda disolverse antes de que comience la reacción entre el gel de algas y el calcio.

 

Una vez determinada la cantidad de goma de algas y sal cálcica, aumentar la cantidad de integrador reduce la tasa de gelificación. El gel resultante es más débil porque la distribución final de iones calcio entre el alginato y el integrador favorece más a este último. Por lo tanto, el uso de un agente integrador para controlar la reacción de gelificación sólo es necesario si es necesario evitar la gelificación prematura y la ruptura irreversible de la estructura del gel durante el mezclado. Obviamente, si se utiliza un equipo de mezcla rápida eficiente, sólo se requiere una pequeña cantidad de integrante y sólo se disuelve una pequeña cantidad de sal de calcio durante la mezcla. En este caso, la coagulación rápida da como resultado un gel firme. Integradores típicos para productos alimenticios son el hexametafosfato de sodio, el pirofosfato tetrasódico y el citrato de sodio.

 

3. Gelación refrescante

 

El tercer método para preparar un gel de alginato consiste en disolver los ingredientes del gel, incluidos el alginato, las sales de calcio, los ácidos y los integradores, en agua caliente y luego dejar que la solución se enfríe para permitir la coagulación.Aunque los iones de calcio necesarios para la reacción de coagulación ya están en solución con el alginato, no pueden coagularse a altas temperaturas porque las cadenas de alginato son lineales cuando hay demasiado calor. Sólo cuando esa solución se enfría se puede realizar la asociación interna de las cadenas provocada por el calcio. A diferencia del gel de gelatina, el gel de alginato es irreversible cuando se calienta, por lo que puede usarse para dulces en algunas áreas donde las temperaturas ambiente más altas son suficientes para derretir el gel hecho de gelatina. El papel de las sales de calcio y los integradores en tales sistemas es el mismo que en la gelificación interna descrita anteriormente.

 

El efecto de contracción deshidratante o pérdida de agua en tales geles es mínimo. Esto se debe a la estabilidad causada por el calcio necesario para formar el gel, lo que permite que todas las moléculas de alginato formen una red termodinámicamente estable mientras se forma el gel.

 

En la coagulación difusa, las primeras en actuar son las moléculas de alginato que están muy cerca de los iones de calcio en el coagulante, mientras que en la coagulación interna, las primeras en actuar son las moléculas de alginato que están muy cerca de los diminutos plasmas de las sales de calcio disueltas. Por lo tanto, ya sea en la condensación difusa o interna, las moléculas de alginato no tienen posibilidad de alinearse en línea recta durante todo el proceso y, por lo tanto, su red de gel se construye sobre una base inestable. Esta inestabilidad, en general, exacerba la contracción del gel y la contracción por deshidratación.

 

De acuerdo con los tres métodos anteriores, en aplicaciones específicas de procesamiento de alimentos, el método de formación de gel también se puede dividir en (1) método de infiltración: a través de los iones de calcio penetran constantemente en la solución de alginato y se convierten en un gel, como para la conservación de frutas (la fruta primero pasa a través de la solución de alginato de sodio y luego a los iones que contienen calcio en la solución, la superficie de la fruta es la formación de un gel, el secado se convierte en una película delgada y así evita que la fruta respire). (2) Método de mezcla: agregue alginato de sodio tipo G alto y sales de calcio ligeramente solubles (en un sistema de pH neutro) o sales de calcio insolubles (en un sistema de pH ácido) en el sistema, y ​​controle las características del gel cambiando la temperatura, la acidez, la concentración efectiva de calcio y el tiempo de reacción; como por ejemplo para la reorganización de la carne picada (94% de carne picada, 0,9% de alginato sódico alto tipo G, 0,09% de pirofosfato sódico, 0,9% de sulfato cálcico dihidratado y 4% de agua.La disociación del sulfato de calcio se rompe mediante la formación de un gel a partir de iones de calcio y alginato de sodio y es necesario disociar cada vez más iones de calcio, y se coloca la mezcla en un recipiente de cierta forma, y ​​después del tiempo necesario se obtiene un trozo de carne entero bien estructurado). Otro método de usar una mezcla de dos fases, A y B, en un sistema ácido para producir un producto de filamento de vidrio de fruta también es útil para comprender la aplicación específica.

 

El fosfato dicálcico en la fase A no reacciona con el alginato de sodio para formar un gel en condiciones neutras, y cuando las dos fases se mezclan mediante agitación a alta velocidad y luego se extruyen a través de una boquilla porosa de tubo largo, se forma un gel filamentoso vítreo porque la mezcla de dos fases convierte el sistema en un sistema ácido, y el fosfato dicálcico comienza a liberar iones de calcio para reaccionar con el alginato de sodio para formar un gel, y la fuerza del gel aumenta con la migración del tiempo. transporte sobre la cinta transportadora. (3) método de enfriamiento: debido a la alta temperatura, el intenso movimiento intermolecular de Brang no puede hacer que los iones de calcio y el alginato de sodio formen una disposición de estructura de gel, por lo que se pueden agregar todos los componentes necesarios al sistema de solución de alta temperatura, para que la temperatura de la solución descienda hasta el punto de gel, es decir, la formación de calor no se derretirá incluso si se calienta térmicamente el gel irreversible.

 

Además, el alginato y otros geles alimentarios son compatibles con la pectina con alto contenido de éster y se pueden formar en el sistema que no contiene iones de calcio en la formación de un gel térmicamente irreversible, para la producción de mermeladas bajas en calorías; y la pectina con alto contenido de éster sola puede estar en el sistema que contiene alto contenido de azúcar para formar un gel.

 

Sexto, el papel del alginato y las proteínas entre los

 

El alginato, al igual que otros geles solubles en agua, puede actuar con proteínas. El uso principal de esta acción puede ser la recuperación de proteínas por precipitación. Generalmente se cree que en la acción controlada del alginato y las proteínas, los enlaces de hidrógeno y las fuerzas de Van der Waals son factores importantes que conducen a esta acción. También depende de la carga que lleva la macromolécula, produciéndose la interacción máxima en el punto de carga más pequeño. Las mediciones de la viscosidad de los sistemas de alginato-proteína a diferentes pH muestran que cuando el pH se reduce cerca del punto iso de la proteína, la viscosidad del sistema aumenta debido a la formación de complejos solubles. Si el pH se reduce aún más, se produce la precipitación del complejo debido a la pérdida de toda la carga transportada. Además de usarse para precipitar proteínas, el alginato también se puede usar para inhibir la precipitación de proteínas en condiciones apropiadas.Bajo el punto isoeléctrico de las proteínas, la adición de una cantidad adecuada de alginato puede reducir el punto isoeléctrico e inhibir la precipitación de proteínas para mantener las proteínas en solución. A un pH más bajo (pH 3,5 a 4,0), el alginato tiene una mayor capacidad para precipitar proteínas que la pectina y la carboximetilcelulosa, lo que se debe principalmente al hecho de que en la cadena de la molécula de alginato, la carga transportada por el grupo terminal de cada unidad es mayor que la de la pectina y la carboximetilcelulosa. Además, la configuración del espacio también es un factor importante.

 

Siete, alginato en aplicaciones de la industria alimentaria.

 

Las principales variedades de alginato utilizadas en la industria alimentaria son: alginato de sodio, alginato de potasio, alginato de calcio y alginato de propilenglicol. La función más importante del alginato en el procesamiento de alimentos es la gelificación, es decir, la formación de geles comestibles. En segundo lugar, las propiedades espesantes y formadoras de película de los alginatos también se utilizan ampliamente en la industria alimentaria. El alginato de sodio en la industria alimentaria se utiliza a menudo como espesante (salsas, aderezos para ensaladas, espesantes de bebidas de frutas, etc.), estabilizadores (en helados), agente formador de película (utilizado en pasteles para sándwiches, pescado congelado, carne, etc. para evitar la infiltración de agua, envases antiadherentes de caramelos, conservación de frutas) y agente de retención de agua (utilizado en productos congelados y productos lácteos, dulces congelados), etc.

 

(I) El papel principal del alginato en los alimentos.

 

1. Estabilización

 

El alginato de sodio en lugar de almidón, gelatina para estabilizar helados, puede controlar la formación de cristales de hielo, mejorar la textura del helado, pero también estabilizar el sorbete de agua y azúcar, el hielo y el rocío de frutas, la leche congelada y otras bebidas mixtas. Muchos productos lácteos, como queso refinado, crema de guandan, queso, etc. El efecto estabilizador del alginato de sodio puede prevenir la adherencia de los alimentos y los envases, se pueden utilizar como cubierta de joyería láctea, lo que puede hacerlo estable y evitar que el glaseado se agriete.

 

2.Engrosamiento

 

El alginato de sodio se puede utilizar en ensaladas (una especie de ensalada de col), salsa, pudín (una especie de bocadillos dulces), mermeladas, salsa de tomate y productos espesantes enlatados, para mejorar la estabilidad de las propiedades del producto y reducir la filtración de líquido.

 

3.Hidratación

 

Agregar alginato de sodio en la producción de fideos, fideos y harina de arroz puede mejorar la adhesión de la organización del producto, de modo que sea fuerte, flexible y reduzca la tasa de rotura, especialmente para el contenido de gluten de la harina más baja, el efecto es más obvio.Agregar alginato de sodio al pan, pasteles y otros productos puede mejorar la organización interna de la uniformidad del producto y el efecto de retención de agua y prolongar el tiempo de almacenamiento. Agregado a los productos de confitería congelados puede proporcionar una capa protectora de fusión térmica, mejorar el escape del sabor y mejorar el punto de fusión del rendimiento.

 

4.Gelación

 

El alginato de sodio se puede convertir en una variedad de alimentos en gel, mantiene una buena forma coloidal, no rezuma ni encoge, es adecuado para alimentos congelados y alimentos de imitación artificiales. También se puede utilizar para cubrir frutas, carnes, aves y productos acuáticos como capa protectora, sin contacto directo con el aire para prolongar el tiempo de almacenamiento. También se puede utilizar como agente formador autocoagulante para glaseado de pan, relleno, capa de recubrimiento de confitería, alimentos enlatados, etc. A alta temperatura, medio ácido y congelado aún puede mantener la forma original. También se puede hacer en lugar de agar con elasticidad, dientes antiadherentes, caramelos de cristal transparente.

 

(B) la aplicación específica del alginato en los alimentos

 

1. Aplicación en helado

 

Use alginato de sodio en lugar de gelatina, almidón y otros estabilizadores de alimentos para bebidas frías, puede hacer que los ingredientes se mezclen uniformemente, sean fáciles de mezclar y disolver, en la congelación se puede ajustar el flujo, de modo que los productos de helado tengan una apariencia suave y características de fusión, pero también sin tiempo de envejecimiento, la tasa de expansión también es mayor, la textura del producto es suave, delicada, de buen sabor, la dosis también es menor que la de otros estabilizadores comúnmente utilizados.

 

2. Aplicación en productos de panadería

 

Agregar alginato de sodio a los alimentos horneados puede hacer que su calidad mejore enormemente. Utilizados en la producción de galletas, los rollitos de huevo pueden reducir su tasa de trituración, el resultado de la prueba es que la tasa de trituración se puede reducir entre un 70% y un 80%, la apariencia del producto es suave y resistente a la humedad para mejorar; cuando se aplica a la producción de pan, el pastel puede hacer que se expanda aún más, aumente de volumen, se afloje la textura, reduzca las rebanadas cuando caen los restos de partículas, pero también previene el envejecimiento, prolongando el período de conservación.

 

3. Aplicación en productos lácteos y bebidas

 

En la actualidad, el yogur como un alto valor nutricional de la leche de vaca es muy popular entre los consumidores, y el yogur también es una de las fuentes importantes de bacterias beneficiosas del ácido láctico. Se ordeña mediante fermentación microbiana (generalmente bacterias ácido lácticas), de modo que produce un sabor especial a los productos lácteos. A veces se le añade jugo de frutas para aumentar su valor nutricional y sabor.El alginato puede desempeñar un efecto estabilizador en los productos de yogur en un amplio rango de pH, en el rango de pH de 3,9 a 4,9, y puede desempeñar este papel. El suero de leche congelado estabilizado con alginato tiene una buena textura sin pegajosidad ni rigidez, y es pegajoso y lento cuando se revuelve. El alginato también puede prevenir el fenómeno de la pérdida de viscosidad en el proceso de esterilización de los productos de yogur. Agregue entre 0,25% y 2% de alginato a la leche y sus productos terminados se almacenan a alta temperatura durante 30 días y su sabor no cambiará. Además de los productos de yogur, otras bebidas también pueden utilizar alginato. Por ejemplo, se puede preparar un jarabe afrutado y crujiente con alginato de sodio y sacarina, complementados con otros ingredientes. Estos jarabes tienen un sabor suave, uniforme y bueno, son estables y no se forman capas fácilmente.

 

4. Aplicación en alimentos fríos y snacks

 

El alginato tiene la capacidad de formar gel fácilmente, por lo que puede ser ampliamente utilizado en la producción de snacks dulces, específicamente para la fabricación de pudines de leche fríos, carpetas de pasteles y dulces congelados. Alginato de sodio y azúcar mezclados con agua para disolver, agregar fruta triturada con color, especias y otros aditivos, y luego agregar una solución de sal de ácido orgánico de calcio comestible, la formación de gel, en 70 ~ 100 ℃ bajo el calor durante 2 minutos, se pueden hacer deliciosos dulces de frutas.

 

5. Aplicación en productos de pasta

 

Como el alginato de sodio tiene una fuerte hidrofilicidad y adherencia, se puede agregar a fideos, fideos y otros productos de fideos para mejorar la dureza de los productos, reducir la tasa de rotura, no pegajoso después de la cocción, no sopa podrida, resistencia al almacenamiento y buen sabor. Especialmente para la harina con bajo índice de gluten, el efecto es mejor.

 

6. Aplicación en cerveza y otras bebidas alcohólicas

 

Agregar alginato de sodio en la cerveza puede tener un efecto estabilizador en la espuma de la cerveza, y la transparencia también aumenta, el período de conservación se extiende, en otras bebidas alcohólicas como el sake, los vinos de frutas y el champán y otras bebidas alcohólicas a menudo debido a la presencia de más ácido y pigmentación y turbidez, si se agrega una cantidad adecuada de alginato de sodio, puede ser muy bueno para desempeñar un papel en la clarificación. Además, el alginato también puede eliminar los taninos y las sustancias nitrogenadas del vino.

 

7. Aplicación en alimentos artificiales

 

La aplicación de alginato también puede producir mermeladas artificiales, margarina, recubrimiento intestinal artificial y frutas artificiales y otros alimentos artificiales.Siempre que se agreguen el edulcorante y el colorante alimentario necesarios, las especias a la solución de alginato de sodio, se mezclen bien y se agregue calcio, en un corto período de tiempo se puede formar una buena mermelada artificial; El alginato se puede usar como espesante o emulsionante para margarina, generalmente usando alginato de propilenglicol y, a veces, también alginato de sodio.

Cómo suelen evaluar los compradores los productos químicos industriales especializados

La compra de productos químicos especializados suele ser más sencilla cuando los equipos definen primero el riesgo de uso final y luego verifican la pureza, la compatibilidad, el comportamiento de procesamiento y el ajuste normativo como un solo paquete. Esto a menudo evita costosos retrabajos después de que el material llega a producción o pruebas por parte del cliente.

• Comience desde el estándar de uso final: el contacto con alimentos, los plásticos, los recubrimientos, la conservación y el procesamiento industrial crean diferentes prioridades de especificación.
• Compruebe la compatibilidad en el sistema real: un material compatible aún puede ser una elección comercial incorrecta si desestabiliza la formulación o el proceso.
• Revisar manejo y almacenamiento: algunos productos químicos especiales tienen éxito o fallan según cómo se comportan durante la mezcla, el transporte o el almacenamiento a largo plazo.
• Utilice la validación de muestras antes de la ampliación: las comprobaciones piloto de en la fórmula prevista o el paso de producción generalmente ahorran la mayor cantidad de tiempo y costos.

Referencias de productos recomendados

• CHLUMINIT LAP: Una buena opción cuando se están revisando la respuesta a la luz azul o las ventanas de curado avanzado.
• CHLUMINIT TMO: Un valioso punto de comparación cuando las discusiones sobre un menor amarilleamiento o reemplazo de TPO son importantes.
• CHLUMIAF 094: Un antiespumante equilibrado de referencia para revestimientos a base de agua y muchas pantallas generales de control de espuma.
• CHLUMIAF 3037: Una opción antiespumante de proceso más potente cuando la espuma persistente sobrevive a condiciones más duras.

Preguntas frecuentes para compradores y formuladores

¿Por qué la coincidencia de especificaciones no es suficiente para productos químicos especiales?
Porque un material puede cumplir con las especificaciones básicas y aun así fallar en la formulación real, el proceso o el requisito de cumplimiento posterior.

¿Debería el precio ser el primer filtro para materias primas especiales?
El precio importa, pero el ajuste técnico, el cumplimiento y la confiabilidad del proceso generalmente deciden si el material es realmente económico en su uso.