128.pdf7Emulsificantes em sorvetes

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Os emulsifcantes são utilizados para manter

uma dispersão uniorme de um liquido em

outro, estando entre os mais utilizados tipos deaditivos alimentícios. Na produção de sorvetes,

os emulsifcantes são vitais na ormação de

estruturas lipídicas apropriadas e para assegurar

uma distribuição de ar necessária para garantir

uma textura macia ao paladar, assim como boas

características de derretimento.

EmulsificantEs:dEfinição

Os emulsicantes são substân-cias, principalmente derivadas degorduras ou ácidos graxos, com a ha-bilidade de modicar as propriedadesde superície de sólidos ou líquidos.Uma emulsão é a dispersão de duasases líquidas não miscíveis (água eóleo). Atuam diminuindo a tensãointeracial entre as duas ases.

Emulsões são sistemas dispersosconsistentes de dois líquidos que sãomutuamente insolúveis ou somentemuito pouco solúvel um no outro. Oslíquidos presentes em uma emulsãosão constituídos de gotículas disper-sas, extremamente pequenas, e deestabilidade relativa.

O líquido dominante é conhecidocomo meio de dispersão ou, ainda,ase contínua. O outro líquido é a

ase dispersa. Quando a ase contínua

EMULSIFICANTES Em soRVEtEsde gordura, 60% de cremes vegetais, ea halvarina é uma verdadeira obra deengenharia da tecnologia alimentí-cia, com basicamente 40% de gordura

e 60% de água. Normalmente, nosalimentos as emulsões têm carátermais complexo. Nestes, a ase contí-nua pode ser líquida, semi-sólida, ougéis, os quais, por sua vez incluempartículas sólidas ou ar.

Tecnicamente, a emulsão con-siste na dispersão de um líquido emum outro, na orma de minúsculasgotas. Esta produção de gotículas vai gerar um enorme aumento daárea total interacial entre as duas

ases. Por exemplo, se um litro deóleo (correspondente a uma grandegota de 12,4 cm de diâmetro e auma superície total de 483 cm2) oremulsionado em gotinhas de 2µm dediâmetro, a área interacial geradaserá de 30 milhões de cm2. Comoos fuidos tendem sempre a reduziresta tensão supercial a um mínimopossível, é necessária a presença degrande quantidade de energia paraaumentá-los.

A redução da tensão supercial érequisito undamental para a orma-ção de uma boa emulsão.

A orça necessária poderá sersubstancialmente diminuída, seocorrer uma redução signicativada tensão supercial. Ela pode serobtida com o uso de emulsicantes.Também, se uma emulsão somentepode ser conseguida mediante aaplicação de orça, é óbvio que eladeve ser termodinamicamente ins-tável. Em outros termos, se ela or

gerada somente pelo uso de energia,

consiste de água e a ase dispersa deóleo, gordura ou outro líquido orgâ-nico, o sistema passa a ser chamadode emulsão de óleo em água (o/w em inglês). O leite, por exemplo, éuma emulsão óleo em água, já que3,5% de gordura é dispersa em umaase aquosa. Outras emulsões típicassão os molhos para saladas e outros,bem como aplicações mais com-plexas, como carnes enlatadas, pro-dutos de salsicharias e, evidentemen-te, os sorvetes, etc.

O outro sistema é quando a águaestá presente em gotículas dispersasem um líquido não aquoso, sendochamado de emulsão de água emóleo. Um exemplo típico é a man-teiga em que cerca de 20% de águaestá dispersa no meio da gordura. Asoutras emulsões mais conhecidas sãoas margarinas, cremes e halvarinas, eoutros produtos para passar no pão.

Uma margarina comum contém 80%

EmulsificantEs

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s o R V E t E s & c a s Q u i n H a s



as gotículas criadas irão coalescer ra-pidamente, decompondo a emulsão.

Logo, teremos novamente as duasases como dois sistemas paralelos.Para criar sistemas emulsionadosestáveis sobre longos períodos detempo, é necessário utilizar agentesemulsicantes que impedirão a que-bra da emulsão ou a retardarão pelotempo desejado.

A estabilidade de uma emulsãose dá em unção da qualidade doemulsicante, da viscosidade das a-ses, da relação entre os volumes dasduas ases, da densidade relativa decada ase, e do grau de dispersão daase contínua.

Usando os emulsiicantes parareduzir a tensão supercial entre asduas ases, é possível chegar a umadispersão quase que microscópica decada ase. Ademais, a concentraçãode emulsicante na interace entreas ases protege as gotículas de umanova coalescência. Uma emulsãoserá estável se existir uma barreiraenergética suciente para impedir o

reagrupamento das gotículas. Esta

barreira energética é construídapela película de emulsicante que se

orma na superície das gotas. Resu-mindo, os emulsicantes devem criaruma carga elétrica em cada gotículade maneira que elas se repelam mu-tuamente, ou devem ormar um lmeprotetor estável, altamente viscosoou até mesmo sólido, em volta dasgotículas. Frequentemente, os doiseeitos acontecem em paralelo.

Estruturalmente, os emulsii-cantes são moléculas anílicas, ouseja, possuem porções hidroílicase lipoílicas na mesma molécula.O componente lipoílico consistenormalmente em uma cadeia longade um grupo de carboidratos ou umsistema aromático. O componentehidroílico pode consistir em um áci-do carbônico, ácido sulúrico, ácidoosórico ou composto de amôniaquaternário, ou um aglomerado degrupos hidroxil- ou de éter poliglicol.

Além de baixar a tensão super-cial entre as ases, os emulsicantesservem como ingredientes ativos,

cujas propriedades ativas incluem a

estabilização de emulsões e disper-sões, o controle da umidade, com-

plexação com amidos e proteínas,aeração, ormação de barreiras pro-tetoras, ormação de lmes, agentesaglutinantes e antiespumantes, con-trole de cristalização de açúcares egorduras, crioproteção (garantindoestabilidade gelo/degelo) e resistên-cia a danos resultantes de agitaçãoe cocção. Diversos tensioativos sãotambém adicionados a alimentos am de proporcionar controle sobreo polimorsmo de lipídios, reduzir oenvelhecimento e garantir maior vidade prateleira ao produto, e ainda con-trolar a desestabilização do glóbulode gordura durante os processos debatimento ou congelamento.

os EmulsificantEsdE gRaualimEntício

Os emulsicantes de grau alimen-tício são geralmente ésteres compos-

tos de um nal hidrólo (água) e um

EmulsificantE



nal lipoílico (gordura). Em geral,o nal lipoílico é composto pelosácidos esteárico, palmítico, oléico oulinoléico, ou pela combinação destesácidos graxos. O nal hidroílico égeralmente composto por grupos hi-droxil ou carboxil. O ponto de usãodos vários ésteres dentro de cadaamília é determinado pelo pontode usão do ácido graxo usado nopreparo do emulsicante.

Quando os ácidos esteárico e pal-mítico são dominantes, o éster serásólido e a usão relativamente alta;

são usadas gorduras e óleos parcial-mente hidrogenados para o preparode emulsicantes do tipo plástico.

Existem várias amílias de emulsi-cantes de grau alimentício, os quaispodem ser classicados em mono- ediglicerídeos, monoésteres de propi-lenoglicol, ésteres lactilados, ésteresde poliglicerol, ésteres de sorbitano,ésteres etoxilados, ésteres succinila-tos, ésteres de mono- e diglicerídeosacetilados, ésteres de mono- e diglice-rídeo osatados e ésteres de sacarose.

Os mono e diglicerídeos são emul-

pos de ácido graxos.Quando a proporção desejada de

óleo ou ácido graxo e glicerina orescolhida para render o conteúdode monoglicerídeo desejado, váriostipos dierentes de composições demonoglicerídeos ainda estão poten-cialmente disponíveis. Por exemplo,se uma composição de 40% de mo-noglicerídeos é desejada, então: (a)o catalisador pode ser neutralizado,geralmente através de ácido osó-rico; (b) o catalisador não pode serneutralizado, (c) a mistura da reaçãopode ser esriada a uma determinadatemperatura e a glicerina, que é inso-lúvel na composição nal, removidapor processo de decantação, e (d) oexcesso de glicerina livre pode ser

removida dos produtos através de des-tilação a vácuo. Um preparado de 40%de monoglicerídeo por processo dedecantação pode conter aproximada-mente 4% de glicerina livre, enquantoque um preparado de 40% de mono-glicerídeo por processo de remoçãoa vácuo contém, tipicamente, menosde 1% de glicerina livre. A remoção de40% de monoglicerídeo terá, tipica-mente, 46% de monoglicerídeo, 43%de diglicerídeo, 10% de triglicerídeo

e 1% de glicerina. Da mesma orma,50% de monoglicerídeo pode serpreparado através de decantação deglicerina insolúvel ou por processode remoção a vácuo. O processo deremoção de 50% de monoglicerídeoconterá, tipicamente, 55% monogli-cerídeo, 38% de diglicerídeo, 5% detriglicerídeo e 2% de glicerina livre.

Em alta temperatura e muitobaixa pressão, os monoglicerídeospodem ser destilados e, assim, seremconcentrados e puricados. Esse pro-cesso é conhecido como “destilaçãomolecular”. Tipicamente, uma mistu-ra de 40% de monoglicerídeo é sujeitaa destilação molecular para rendermonoglicerídeos com 90% de pureza. A porção não destilada é recicladapelo processo de interestericaçãoadicional para render outra compo-sição de 40% de monoglicerídeo parauso como feedstock.

Como mencionado anteriormen-te, os triglicerídeos não hidrogenados

ou parcialmente hidrogenados, ou os

Os emulsifcantes são substâncias,

principalmente derivadas de gorduras

ou ácidos graxos, com a habilidade demodifcar as propriedades de superície

de sólidos ou líquidos.

quando os ácidos oléicos e linoléicosão dominantes, o éster terá baixausão e poderá ser líquido em tem-

peratura ambiente. Os ácidos graxospresentes em um emulsicante po-dem ser obtidos da gordura, óleo oude uma onte ácida gordurosa. Todasas gorduras e óleos são triglicerídeose os ácidos graxos podem ser obti-dos dos triglicerídeos por processohidrolítico, seguido de destilaçãoracionária. Geralmente, as gordurase óleos, naturais ou completamentehidrogenados, são divididos paraobtenção dos ácidos graxos. O ácidooléico puro pode ser obtido do cárta-mo e da semente de girassol. Tambémpode ser obtido de um óleo especial-mente puricado de árvores píneas.O ácido esteárico comercial pode serde três tipos: uma mistura de aproxi-madamente 90% de ácido esteárico e10% de ácido palmítico, uma misturade aproximadamente 70% de ácidoesteárico e 30% de ácido palmítico,ou uma mistura de aproximadamen-te 50% de ácido palmítico e 50% deácido esteárico; todos são conhecidos

como ácido esteárico. Geralmente,

sicantes de grau alimentício am-plamente usados. Podem ser ésteressólidos de alto ponto de usão, ésteres

líquidos em temperatura ambiente,ou ésteres do tipo plástico. Existeuma variedade de mono e digliceríde-os comercialmente disponíveis atualmente. Geralmente são designadoscomo 40% α-monoglicerídeos, 50%α-monoglicerídeos, e 90% monogli-cerídeos. Os monoglicerídeos sãogeralmente constituídos por várioscomponentes, os quais estão presen-tes em dierentes quantidades nosésteres comercialmente disponíveis.

Geralmente, os catalisadores usa-dos nestes processos são o hidróxidode sódio ou de cálcio; as temperatu-ras envolvidas são de 200ºC a 250ºC. As proporções de cada um dos produ-tos - glicerina livre, monoglicerídeo,diglicerídeo e triglicerídeo - são pu-ramente dependentes da razão molar(número de moles de uma substânciaquímica em uma equação) de gliceri-na e óleo ou de glicerina e ácido graxousados. A composição geral pode seraproximada usando uma distribuição

casual de grupos hidroxil livre e gru-

EmulsificantEs

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ácidos graxos saturados ou insatura-dos, podem ser usados para o preparode misturas de monoglicerídeos sóli-das, plásticas ou líquidas.

Os mono e diglicerídeos ge-ralmente são reconhecidos comoseguros (GRAS) pela FDA (Food and

Drug Administration - órgão governa-mental norte-americano).

Já o propilenoglicol ou 1,2-propa-nodiol é usado para preparo de uma variedade de emulsicantes de graualimentício. Existem dois métodospara preparo de monoésteres depropilenoglicol de grau alimentício:interestericação de propilenoglicolcom triglicerídeos e interesterii-cação direta com ácidos graxos. Aocontrário dos mono e diglicerídeos,

ambos os procedimentos não rendemas mesmas composições. Quandoé usado o processo de interesteri-cação, a composição nal contémmono, di e triglicerídeos, além demono e diésteres de propilenoglicol.

Os catalisadores básicos, comoo hidróxido de sódio ou de cálcio,são usados no processo de interes-tericação. Geralmente, o excessode propilenoglicol e de glicerina or-mado durante a reação são retirados

por processo de destilação a vácuo.O catalisador básico é neutralizadoantes do processo de destilação paraprevenir desproporcionalidade dosprodutos; geralmente é usado 85%de ácido osórico. A composiçãodo produto nal é controlada pelarazão molar de propilenoglicol paratriglicerídeo no início da reação damistura. As concentrações inaisaproximadas de monoéster de propi-lenoglicol e monoglicerídeo podemser determinadas pela distribuiçãocasual que ocorre durante o processoda reação. Controlando a razão molarde propilenoglicol para triglicerídeo,podem ser obtidos conteúdos demonoéster de propilenoglicol que variam de aproximadamente 13% a70%. Geralmente, as composiçõescomerciais contêm 50% a 70% demonoéster de propilenoglicol.

Produtos comerciais contendomonoéster de propilenoglicol acimade 90% são produzidos através do

processo de destilação molecular,

semelhante à destilação empregadapara produção de monoglicerídeos.No caso do monoéster de propileno-glicol, uma mistura de interesterica-ção que contém alta concentração demonoéster de propilenoglicol é usadacomo feedstock para o processo dedestilação. Pequenas quantidades demonoglicerídeos destilados podemco-destilar com o monoéster de pro-pilenoglicol.

A estericação direta de propi-lenoglicol com ácidos graxos rendeuma mistura de propilenoglicol livre,monoéster de propilenoglicol, e diés-ter de propilenoglicol.

O propilenoglicol residual é ge-ralmente removido por processo a vácuo. A quantidade de monoéster de

propilenoglicol em composições co-mercialmente disponíveis preparadaspor estericação direta de propileno-glicol com ácidos graxos varia de 45%a 70%. Um catalisador básico, como ohidróxido de sódio ou cal hidratada, égeralmente usado durante a etapa de

estericação para evitar a ormaçãode ésteres de dipropilenoglicol. Ocatalisador básico é neutralizado comácido, normalmente 85% de ácidoosórico, antes da etapa de remoçãoa vácuo para evitar desproporcionali-dade do monoéster.

O uso de um ácido orte comocatalisador durante a etapa de inte-restericação direta, torna distintaa possibilidade de autocondensaçãodo propilenoglicol para dímero outrímero, seguido por estericação dodímero ou trímero existente. Assim,estericações com catalisadores áci-dos podem conter monoésteres de

dipropilenoglicol e de tripropilenogli-

col. Estes ésteres não são permitidospela FDA como aditivos diretos dealimentos.

Os regulamentos da FDA paramonoéster de propilenoglicol permi-tem o uso de todos os óleos e ácidosgraxos comestíveis. Porém, a maioriados monoésteres de propilenoglicolcomercialmente disponíveis contêmporcentagens muito altas de ácidopalmítico e ácido esteárico, quesão ácidos graxos saturados. Poucosmonoésteres de propilenoglicol nãosaturados estão disponíveis no mer-cado atualmente.

O ácido láctico, ácido 2-hidroxi-propanóico, é um ácido biuncional.Conorme ilustrado na Figura abaixo,ésteres de ácidos graxos podem ser

preparados através da reação com ogrupo hidroxil ou com o grupo de áci-dos graxos. O ácido láctico tambémpode auto-reagir para ormar cadeiasde polímeros (dímero, trímero etc.),os quais também podem reagir compartes ácidas gordurosas.

Esta reação de autocondensaçãonão pode ser evitada, e todos osemulsicantes de ácido láctico con-têm misturas de éster de monômero,dímero e trímero.

Os ésteres de poliglicerol estãocomercialmente disponíveis na in-dústria alimentícia há mais de 25anos, mas já eram conhecidos poroutras indústrias há muito maistempo. Os álcoois de poliglicerol sãopreparados, reqüentemente, pelapolimerização de glicerina com umcatalisador alcalino a temperaturaselevadas. A polimerização é um pro-cesso ortuito e vários poligliceróis

dierente são produzidos.

EmulsificantE



A extensão da polimerização éseguida pelo índice rerativo, viscosi-dade ou valor do hidroxil. Quando o valor teórico do hidroxil para um di-glicerol é obtido, o poliglicerol podeser chamado de diglicerol. Quando o valor do hidroxil para um triglicerol éobtido, o poliglicerol pode ser chama-do de triglicerol, e assim por diante.

Em geral, não se separaram os vários poligliceróis da mistura dareação, que contém uma distribuiçãode poligliceróis usada para prepararéster de poliglicerol. Em graus in-eriores de polimerização, concen-trações baixas de poligliceróis estãopresentes; graus mais elevados depolimerização, concentrações maisaltas de poligliceróis estão presentes.

O éster de poliglicerol pode serpreparado por estericação direta dopoliglicerol com ácidos graxos ou porinterestericação com triglicerídeos.Quando o processo com ácido graxoor usado, o peso molecular teóricodo poliglicerol é usado com o pesomolecular dos ácidos graxos para cal-cular o débito da reação. Geralmente,se baixos graus de estericação sãousados, o produto da reação é neutra-lizado. O poliol livre é separado e o

emulsicante é ltrado e embalado.Se graus mais altos de estericaçãosão usados, nenhum poliol é retiradoe o produto, neutralizado ou não, éltrado e embalado.

Se o processo de interesterii-cação é usado, a glicerina ou óleoadicional são introduzidos na misturada reação. Esta glicerina adicionalmodica a distribuição do poliol noproduto nal, comparada à distribui-ção do poliol no poliglicerol inicial.Mono e diglicerídeos adicionais serãoproduzidos, comparado ao processode estericação direta; a distribuiçãode ésteres de ácidos graxos será die-rente se o processo de estericaçãodireta or usado. Ésteres preparadospelo processo de interestericaçãosão identicados pelo poliol inicial-mente usado.

É óbvio que, até mesmo, se umúnico ácido graxo or usado paraprodução de éster de poliglicerol,o número de composições possíveis

será muito numeroso e complexo.

Se várias misturas de ácidos graxosorem usadas, o éster de poliglice-rol será mais complexo. Assim, ummonoestearato de triglicerol deéster de poliglicerol é uma misturade éster de estearato e de palmitatocom glicerina, diglicerol, triglicerol,tetraglicerol, pentaglicerol, hexa-glicerol, heptaglicerol, octaglicerol,monaglicerol e decaglicerol, enquan-to um triestearato de decaglicerol éuma mistura de éster de estearato ede palmitato do mesmo poliglicerol,mas em proporções dierentes.

Uma extensa gama de ésteres depoliglicerol é comercialmente dispo-nível, desde ésteres líquidos, comoo dioleato de hexaglicerol, ésteresplásticos, como o monotriglicerol,

até ésteres sólidos, como o decaes-tearato de decaglicerol.

A regulamentação da FDA per-mite o uso de óleos não láuricoscomestíveis, hidrogenados ou não, ederivados de ácidos graxos comestí- veis, assim como ácido oléico, parapreparo de éster de poliglicerol e,inclusive, decaglicerol.

Somente um éster de sorbitanoé atualmente aprovado pela FDA como aditivo alimentício direto nos

Estados Unidos: o monoestearato desorbitano. Geralmente, o processousado para produção de éster desorbitano é a estericação direta deácido graxo de sorbitol com ácidoesteárico. Geralmente, o ácido esteá-rico usado é uma mistura 50:50 dosácidos esteárico e palmítico.

O sorbitano é um mono anidro dosorbitol e da sorbide (ou isosorbide);é um dianidro do sorbitol. O mono-estearato de sorbitano comercial é oéster de estearato, o éster de palmi-tato da mistura de aproximadamente1% a 12% de sorbitol, 65% a 72% desorbitano e 16% a 32% de isosorbide. A quantidade de sorbitano é bastanteconstante, mas a quantidade linearde sorbitol e isosorbide pode variarconorme o abricante.

O uso de um catalisador ácidodurante a estericação do sorbitolpromove a ciclização do sorbitol paraormas mono e dianidro. O uso deum catalisador básico na reação de

estericação promove ormações de

cor. Cada um dos ornecedores co-merciais possui sua própria misturade catalisadores, ácidos e básicos,para gerar éster de sorbitano deacordo com as especicações da FDA quanto ao número hidroxil, númerode saponiicação e número ácido,minimizando a degradação de cor doproduto. O peróxido de hidrogêniopode ser usado para reduzir a cor domonoestearato de sorbitano.

Quatro ésteres etoxilados de áci-dos graxos têm homologação da FDA para uso como aditivo alimentíciodireto. São eles: o monoestearato desorbitano etoxilado, o monooleatode sorbitano etoxilado, o triestearatode sorbitano etoxilado, e o mono ediglicerídeo saturado etoxilado. O

éster básico que oi etoxilado é omonoestearato de sorbitano, o mono-oleato de sorbitano, o triestearato desorbitano, e 28% de monoglicerídeo,respectivamente. Para cada um des-tes ésteres a mesma reação básica éenvolvida, ou seja, a reação de umgrupo hidroxil com óxido de etileno.

Um catalisador básico, como o hi-dróxido de potássio, é usado duranteo processo de etoxilação. Os ésteresetoxilados são altamente complexos

em sua composição e os atuais com-ponentes dos etoxilados de sorbitanoou ésteres de monoglicerídeos nãoestão denidos.

Outro nome dado ao componenteetoxilado é monoestearato polioxietile-no de sorbitano, por exemplo. Polioxie-tileno se reere a cadeia polimérica doóxido de etileno e indica que oramreagidos aproximadamente 20 molesde óxido de etileno. Outros nomesmais comuns para este produto sãopolisorbato 60 para monoestearatode sorbitano etoxilado, polisorbato80 para oleato, polisorbato 65 paratriestearato, e polisorbato 60 paramonoglicerídeo saturado.

O grupo polioxietileno é um gru-po hidrólo. Com a introdução dogrupo polioxietileno, o éster de ácidograxo inicial é ormado de ormamais hidróla e a composição nalapresenta excelente solubilidade edispersabilidade em água. O ponto deusão de cada um dos ésteres iniciais

é diminuído e os ésteres etoxilados

EmulsificantEs

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são líquidos ou pastas macias à tem-peratura ambiente.

O uso de ésteres etoxilados emprodutos alimentícios é regulamen-tado pela FDA.

Os ésteres succinilatos de mono-glicerídeos e ésteres de propileno-glicol são permitidos como aditivosalimentícios diretos. A etapa essen-cial na preparação dos ésteres succi-nilatos é a reação do grupo hidroxilcom o anidrido succínico.

A reação de succinilação é reali-zada sob condições anidras, com ou

orma semelhante ao monoglicerí-deo, gerando uma alsa indicação dapereição da reação.

Sendo possível reagir 2 moles deanidrido succínico com 1 mole demonoglicerídeo, os resultados maisuncionais serão obtidos aproxima-damente entre 0,75 a 1,1 mole deanidrido succínico por mole de mo-noéster destilado, monoglicerídeo oumonoéster de propilenoglicol.

Os atuais regulamentos da FDA para monoglicerídeos succinilatospermite o uso de qualquer óleo ou

destilação a vácuo. Considerando queo anidrido acético é mono uncional,não há nenhum perigo nos polímerosque são ormados.

Os monoglicerídeos acetiladostambém podem ser ormados peloprocesso de interestericação. Nestecaso, a triacetina é interestericadacom uma mistura satisatória degorduras comestíveis ou óleos eglicerina.

Neste caso, a composição nal damistura pode ser calculada usandouma distribuição casual. A mistura -nal da reação é separada por meio deremoção a vapor e destilação molecu-lar. Qualquer triacetina não-reagenteé aastada pelo processo de remoçãoa vácuo, sendo o monoglicerídeo

acetilado desejado, concentrado peloprocesso de destilação molecular.

Na reação direta de acetilação,o grupo hidroxil hidrólo é substi-tuído por um grupo acetil lipoílico.No processo de interestericação,ambas as composições, completa eparcialmente estericada, tambémpodem ser ormadas, dependendo daquantidade de glicerina usada.

O regulamento da FDA especicaque a composição nal tenha um

valor de Reichert-Meissl de 75 para200 e um valor ácido número 6. Onúmero de Reichert-Meissl determi-na a quantidade de ácidos graxos decadeia curta na composição nal, eé uma medida do grau de acetilação.O grau de acetilação em monoglice-rídeos acetilados comercialmentedisponíveis varia de 50% a 90%.

A mais nova amília de emulsi-cantes que obteve aprovação da FDA para uso como aditivo alimentíciodireto é o éster de sacarose.

Os ésteres de sacarose permiti-dos como aditivos são o mono, di etriésteres. O regulamento da FDA não relaciona o éster de sacarosecompletamente estericado, obtidopela substituição de gorduras e óleosnão absorvidos. Estes ésteres são umamistura de octa, hepta e hexaésteresde sacarose.

O principal método de preparo demonoésteres de sacarose é através doprocesso de interestericação entre sa-

carose e metil ésteres de ácidos graxos.

A mais nova amília

de emulsifcantes que obteve

aprovação da FDA para uso como aditivo alimentício

direto é o éster de sacarose.

sem um catalisador, como o carbo-nato de potássio, pela reação de ummonoglicerídeo destilado ou mono-

éster de propilenoglicol destiladocom anidrido succínico, sob pontode usão do éster ácido graxo e doanidrido succínico. A manipulação docontrole do anidrido succínico deveser cuidadosa, por ser este um mate-rial irritante e sensível à umidade. Ge-ralmente, é utilizada uma tempera-tura de reação de aproximadamente110°C. Se um catalisador or usado,este geralmente não é removido,permanecendo na composição nal.Deve-se evitar a reação do grupocarboxil do grupo ácido succinil comoutro grupo hidroxil disponível paraormação de materiais polímeros.Esta reação de condensação polímeraocorre mais acilmente na presençade um catalisador e a temperaturasacima de 170°C. Na determinação daextensão de conclusão da reação desuccinilação, um solvente sem álcooldeve ser usado para determinaçãodo número ácido. Se um solvente,como o álcool etílico, or usado, este

reagirá com o anidrido succínico, de

ácido graxo comestível como onteintermediária de monoglicerídeo.Porém, existem restrições quanto

ao conteúdo de ácido succínico eponto de usão da composição nal.Existem também restrições quantoao uso de monoglicerídeos de succinilem produtos alimentícios. Em con-trapartida, somente óleos saturadoscomestíveis, predominantementeC16 e C18, de cadeia curta podem serusados na preparação de monoésterde propilenoglicol intermediário.O emulsicante pode ser usado emmuitas aplicações através de “BoasPráticas de Fabricação”.

Outro aditivo de grau alimentícioormado pela reação de um anidridoácido com um grupo hidroxil é omonoglicerídeo acetilado.

O monoglicerídeo inicial pode sersaturado ou insaturado e é molecular-mente do tipo destilado. É permitidoo uso de um catalisador de grau nãoalimentício ou de um catalisador degrau alimentício na reação de ace-tilação. O ácido acético e qualquerexcesso de anidrido acético ou triace-

tina ormado são aastados através de

EmulsificantE



A sacarose e o metil éster deácidos graxos são muito insolúveisum ao outro. Além disso, a sacaroseescurece e carmeliza em temperatu-ras de 150°C. Esta insolubilidade eescurecimento da sacarose conduzao uso de solventes orgânicos, comoo N, N -dimetilormamido (DMF) ouo dimetilsulóxido (DMSO) e pressãoreduzida na preparação da sacarosemono, di e triéster. O uso do dimetil-sulóxido como solvente oi permitidoem 1987.

Outro processo de interesteri-cação para preparo de monoésteresde sacarose sob vácuo é conhecidocomo “processo de microemulsão”

estar presentes na composiçãonal do éster de sacarose.

De orma geral, a produção demonoéster de sacarose é um processocomplicado, comparado à produçãodos outros emulsicadores de graualimentício.

funcionalidadEdos EmulsificantEs

Além da sua unção principal, queé produzir e estabilizar emulsões, osemulsicantes alimentícios contri-buem em numerosos outros papéisuncionais.

Alguns alimentos, como choco-

umidade, são alcançadas usandouma mistura de emulsicantes. Umrnétodo estatístico útil para otimi-zar os blends de emulsicantes é atécnica de experimentação atorialtotal, que utiliza um nível zero, oubaixo, de cada emulsicante e umnível mais alto de cada emulsicante. A vantagem principal desta técnica éque irá detectar dois ou três atoresde interações que não são incomunsem sistemas alimentícios complexos.

Os emulsicantes de moléculapequena (por exemplo, monoglice-rídeos) podem apresentar seu eeitodeslocando parcial ou totalmente asproteínas, de uma interace óleo/água. Esta substituição é avorecidaentropicamente pela dierença em

tamanho e mobilidade das espécies. A interação direta de emulsicantese proteínas pode ser visualizada pelasligações eletrostáticas e pontes dehidrogênio, embora seja diícil ob-servar em um sistema que contenhaquantidades apreciáveis de óleo.

Os ornecedores de emulsican-tes dispõe geralmente de equipesde técnicos especializados, paraapoiar os clientes em seus esorçosde desenvolvimento de produtos.

Seus conhecimentos e experiênciasna seleção de emulsicantes paraobter-se determinadas respostas un-cionais é uma valiosa onte inicial deinormação. Porém, os processadoresde alimentos muitas vezes queremdesenvolver produtos únicos, semequivalentes no mercado. Neste caso,o ornecedor pode ter alguma idéiageral quanto à seleção do emulsi-cante; adaptações serão necessáriasem unção dos requisitos críticos de-sejados para o produto nal, os quaisdenirão os critérios de elaboraçãodo próprio emulsicante.

O conceito de planejamentoestatístico de experimentos é umaerramenta muito útil para otimizaremulsicantes alimentícios e suasconcentrações. Por exemplo, a ex-perimentação atorial total pode serusada para determinar os níveis detrês emulsicantes para obter umproduto de perormance ótima. A metodologia de superície de respos-

ta (RSM) e os conceitos de atoriais

Além da sua unção principal,que é produzir e estabilizar emulsões,os emulsifcantes alimentícios

contribuem em numerosos outros

papéis uncionais.

late e manteiga de amendoim, porexemplo, são de ato dispersõesde partículas sólidas em uma asecontínua gordurosa ou oleosa. A vis-cosidade do chocolate é controladapela adição de lecitina de soja ouricinoleato de poliglicerol (PGPR). A separação do óleo na manteigade amendoim é prevenida pelo usode um monoglicerídeo ou de umagordura com alto ponto de usão.Em alguns casos, o eeito secundáriopode ser mais importante do que aormação da emulsão; em panica-ção, por exemplo, o ortalecimento damassa e o retardamento do envelhe-cimento são considerações vitais paraos abricantes.

Uma prática comum na indústriaalimentícia é usar dois ou três com-ponentes emulsicantes na ormade blends, para alcançar uncionali-dades múltiplas. Em uma emulsãode bolo, por exemplo, a aeração paraproduzir alto volume, a estabilização

da espuma, a maciez e retenção de

ou “processo de emulsão transpa-rente”. Neste processo é utilizadopropilenoglicol comestível comosolvente e reagente. No processode microemulsão, uma quantida-de muito alta de sal de potássioou de sódio de ácido carboxílico éusada para produzir um tamanhode partícula de emulsão menor doque ¼ do comprimento da ondade luz, em contraste com outrasemulsões nas quais os tamanhosda partícula são maiores do que ocomprimento da onda de luz. A par-tícula é tão pequena que a emulsãoparece transparente. Porém, o usode alta quantidade de sal metálicometal salgado dos ácidos graxos e anão reação da sacarose, conduzema uma diícil puricação e proce-dimentos de separação. Em geral,solventes como o acetato de etilo,metiletilcetona ou isobutanol, sãousados durante o processo de pu-ricação. A FDA especica a quan-

tidade destes solventes que podem

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racionários são também técnicasmuito úteis, porque reduzem o núme-ro de experiências necessárias para seobter as concentrações ótimas. Po-rém, como eeitos sinergísticos e an-ti-sinergísticos são requentementeobservados entre os emulsicantes,deve-se tomar cuidado no planeja-mento e realização dos experimentospara que a interação dos dois atoresnão se conunda.

os tipos dEEmulsificantEs

Dentre dos emulsicantes maisutilizados pode-se distinguir a leciti-na, os mono e diglicerídeos de ácidosgraxos, os derivados de ácidos orgâni-

cos (DATA/DATEM) e os polisorbatos,os lactatos (SSL/CSL), e os ésteresde propilenoglicol (PGMS), os ésteresde poliglicerol (PGE) e os poliricino-leatos de poliglicerol (PGPR).

O mais antigo é a lecitina, cujonome vem da palavra grega lekithos que signiica gema de ovo. É umosolipídio. Tecnicamente, a leciti-na pode ser obtida a partir de umagrande variedade de matérias-primas,porém na prática ela é extraída de

soja e grãos (girassol, milho, colza eaté amendoim) ou de gema de ovo emassa cerebral. Esta última é somen-te usada em algumas especialidadesarmacêuticas. Somente a lecitina desoja é produzida em volumes signi-cativos. Suas aplicações são as maisdiversas. Na indústria alimentícia alecitina é amplamente utilizada:

• Na produção de margarina,a lecitina contribui na ormação eestabilização da emulsão e possuitambém uma orte ação antioxidante.

• Em chocolates e confeitos,seu principal setor de aplicação, alecitina permite uma economia demanteiga de cacau (entre 3 e 8%) eé um grande auxiliar nas coberturas,aumentando a fuidez do chocolatederretido. Também pode ser usadacomo lubricante em processo emque não se pode utilizar óleo mine-ral para não contaminar o produtonal. Ajuda ainda, na separação decomposições que teriam tendência

em grudar uma na outra.

• Leite em pó e achocolatadostornam-se realmente instantâneomediante o uso de lecitina.

• Em panicação, a lecitina teminúmeras aplicações e ainda é umdos emulsicantes mais utilizados.Ela melhora a resistência ao trabalhomecânico, avorece a retenção degás e melhora a dispersão de outrosemulsicantes e gorduras em órmu-las enriquecidas.

Seu emprego é indicado paraprocessos não intensivos, processosartesanais de abricação lenta e in-dustriais de ermentação prolongadapara o pão rancês e pão pré-cozido. A lecitina tem o poder de não dete-riorar o aroma e o sabor do produtoacabado e manter uma coloração cre-

mosa no miolo, de aspecto natural. A lecitina é um ingrediente mul-

tiuncional porém, o maior entravepara seu uso oi, durante muitotempo, a sua cor. Ela contém carote-nóides e algum pigmento marrom,em menor quantidade. ADM desen- volveu um processo de ultraltraçãopermitindo produzir uma lecitinapura, clara, praticamente sem cheiro,de gosto neutro, chamado Ultralec.

Os mono e diglicerídeos de ácidos

graxos são abricados a partir de gor-duras animais e vegetais e de glicerol(também extraído de matérias gra- xas), aquecidos juntos em presençade um catalisador. O produto obtidocontém em média 40% de mono-glicerídeos, 45% de diglicerídeos,15% de triglicerídeos e de glicerol. A destilação molecular permite hojeatingir teor de monoglicerídeos naordem de 90%. Eles conerem grandeestabilidade às emulsões.

Os derivados de ácidos orgânicossão obtidos por estericação entreos mono e diglicerídeos e ácidosorgânicos. Exemplos: ésteres lác-ticos, cítricos e acéticos de monoe diglicerídeos ou ésteres diacetil-tartáricos de mono e diglicerídios(DATEM). O teor de éster varia entreos diversos tipos deste emulsicantee sua ecácia está relacionada comseu ponto de usão, quanto menor,maior a ecácia. Em panicação, éum excepcional reorçador de massa.

Os lactatos. Estes emulsicantes

são obtidos por estericação do ácidoesteárico e posterior neutralizaçãocom óxido de sódio ou carbonato decálcio. Propiciam uma grande esta-bilidade nas emulsões óleo em água:

• SSL - Estearoil-2-lactil lactatode sódio (em panicação é um bomreorçador de massa e amaciante demiolo);

• CSL - Estearoil-2-lactil lactatode cálcio (em panicação é um bomacondicionador de massa e xadorde estrutura, apresentando tambématividade abrandadora de miolo).

Os ésteres de propileno glicol(PGMS), os ésteres de poliglicerol(PGE) e os poliricinoleatos de poligli-cerol (PGPR). Os mono e diésteres depropileno glicol são muito aplicados

como substituto da manteiga de ca-cau. A síntese destes ésteres é similarà produção de mono e diglicerídeo,com a dierença que o glicerol ésubstituído pelo propilenoglicol. Oéster maximiza a retenção de umi-dade, melhora a incorporação de are textura e aumenta o volume embolos Os ésteres de poliglicerol sãogorduras híbridas com cadeias late-rais de ácidos graxos e um esqueletocentral de poliglicerol. Apresentam

sabor e aparência de gorduras, eum eeito positivo na palatabilidade,mas são de menor valor energético.O uso de pequenas quantidades ememulsões aquosas proporciona a sen-sação saborosa de alimento cremoso.Em concentrações mais elevadas oseu uso é limitado pelo odor, gostoamargo e coloração escura.

O poliricinoleato de poliglicerol(PGPR) é o maior concorrente dalecitina na sua linha de aplicaçãomais orte: os chocolates e coneitos.Outra característica interessantedo PGPR: pode ser utilizado comosuporte para aromas.

ação dosEmulsificantEsEm soRVEtEs

Na produção de sorvetes, os emul-sicantes são vitais na ormação deestruturas lipídicas apropriadas e

para assegurar uma distribuição de

EmulsificantE



ar necessária para garantir uma tex-tura macia ao paladar, assim comoboas características de derretimen-to. Isso é alcançado através de umadesestabilização promovida peloemulsicante na emulsão de gor-dura, levando a um produto macioe seco que derrete com a uniormi-dade e velocidade desejadas. Assim,como o sorvete apresenta proprieda-des tanto de uma emulsão (pequenasgotas em uma suspensão) como deuma espuma (ar em suspensão), anatureza e a qualidade dos emulsi-cantes empregados representamatores importantes para o sucessode uma ormulação. Na indústria desorvetes, picolés e sorbets, os emul-sicantes são comumente aplicados

em conjunção com os estabilizantes,que controlam a recristalização daágua do produto e ajudam a xaro sabor do sorvete mesmo apósmudanças de temperatura. A quan-tidade de emulsicantes em relaçãoao peso raramente excede 0,2 %,pois índices acima deste númeroincorrem em produtos com deeitosde corpo e derretimento lento, a nãoser em casos muito especícos.

A escolha e a concentração de

emulsicantes precisam ser meti-culosamente selecionadas. Se oremmuito altas, os glóbulos de gorduracolapsam em grandes blocos gordu-rosos, azendo o sorvete parecer umamanteiga. O sorvete deve permane-cer por horas a 4oC, num processochamado envelhecimento, onde osglóbulos são estabilizados e a visco-sidade da emulsão aumenta, devido àhidratação dos emulsicantes.

O processo de desestabilizaçãoocorre geralmente em um SSHE( Scraped-Surface Heat Exchanger ),que simultaneamente congela epromove a aeração da mistura. Istomuda drasticamente as propriedadesdo sorvete: cristais de gelo começama crescer e bolhas de ar são inseridasna emulsão. Os abricantes evitamo super crescimento dos cristais degelo através de grandes pás rota-tórias, que quebram os cristais empedaços menores do que 50 micrô-metros. A aeração é muito ecaz:

um sorvete regular contém mais de

50% de ar. Sem isto, a textura de umsorvete não seria tão dierente daencontrada ao se chupar um cubo degelo, e daria uma péssima impressãoao paladar.

O ar no sorvete é um tema cons-tante de pesquisas químicas. Maisque um desao para os cientistas, éuma arte para os abricantes. As bo-lhas devem ser pequenas e uniormes,namente dispersas. Se colapsarem,saem da mistura e o sorvete não re-tém mais sua orma. De uma maneirageral, as bolhas de ar não podem termais do que 100 micrômetros de di-âmetro. Se orem maiores, o sorvetederrete muito rapidamente.

uma maior estabilidade à emulsão.O outro tipo é o Polisorbato 80,um éster sorbitano que consistede uma molécula de álcool-glicose(sorbitol) ligada a um ácido graxo,o ácido oléico, que então recebe aadição de grupos de oxietileno paramelhorar sua solubilidade em água.Outros emulsicantes, como a gor-dura do leite (comumente chamadade nata), também são empregadosna abricação de sorvetes. A natado leite é particularmente útildevido ao paladar que adiciona àsormulações, a maciez de texturaque proporciona ao lubriicar opalato, assim como a adição de

Na produção de sorvetes, os emulsifcantessão vitais na ormação de estruturas

lipídicas apropriadas e para assegurar uma

distribuição de ar necessária para garantiruma textura macia ao paladar, assim como

boas características de derretimento.

O emulsicante original usadona produção de sorvetes é a gemade ovo, presente na maioria dasreceitas originais. A utilização degema de ovo pode substituir o usode emulsicantes, melhorando o valor nutricional do produto e seusabor, porém o custo da mistura,nesse caso, aumenta sensivelmente.Sorvetes caseiros também utilizama popular gelatina como emulsi-icante. Atualmente, dois tiposde emulsicantes predominam naormulação de sorvetes. Um dostipos são os mono- e diglicerídeos,obtidos através de hidrólise parcialde gorduras e óleos de origemanimal ou vegetal, possuindo emmédia 40% de monoglicerídeos,45% de diglicerídios, e 15% detriglicerídeos e glicerol. Processoscomo a destilação molecular, porexemplo, permitem que hoje sejamobtidos índices de monoglicerídeos

da ordem de 90%, o que possibilita

consistência que garante. No en-tanto, a utilização de gordura lácteaincorre em algumas limitações,como o seu custo, alto valor caló-rico e diculdade no batimento doproduto. Apesar destas ressalvas,pode-se ressaltar que sorvetes commaior teor de gordura reduzem asensação de rio e contribuem parauma degustação mais prazerosa, es-pecialmente durante estações rias. A melhor onte de nata é o cremeresco derivado de leite resco e ado-cicado. Os triglicérideos contidosna nata possuem uma temperaturade derretimento abrangente, entre+40°C e –40°C, portanto semprehá uma combinação de gordurascristalinas e líquidas. Alterando aproporção entre a gordura sólidae líquida presente pode-se aetara quantidade de desestabilizaçãode gordura desejada. Duplicar estacaracterística com outras ontes de

gordura é mais trabalhoso.

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128.pdf7Emulsificantes em sorvetes