pectinas y alginatos exposicion

UNIVERSIDAD NACIONAL PEDRO RUIZ GALLO

ESCUELA DE INDUSTRIAS ALIMENTARIAS

TECNOLOGIA DE ALIMENTOS III

PECTINAS Y ALGINATOS

DOCENTE : HERRERA BERNABÉ IVAN

INTEGRANTES:BERMEO PÉREZ WILY JHONATANMONDRAGÓN HERNÁNDEZ MIRELLAMORAN LEÓN DAVID ABISAI

PECTINAS

PECTINAS1.DEFINICION 2.CLASIFICACION DE LAS PECTINAS( TÉRMINOS ) 3.LOCALIZACION Y ESTRUCTURA 4.CONTENIDO PECTINICO EN FRUTAS. 5. DIVISION DE LAS PECTINAS SEGÚN SU GRADO DE GELIFICACION.

PECTINAS DE ALTO METOXILO(HM) PECTINAS DE BAJO METOXILO (LM) PECTINAS AMIDADAS.

6. APLICACIONES DE PECTINAS EN LA INDUSTRIA ALIMENTARIA 7. FACTORES QUE INTERVIENEN EN LA FORMACION DE GELES 8. EXTRACCION DE PECTINA.

PECTINA

La pectina fue definida por Kertesz, como los ácidos pectínicos solubles en agua de grado de metilación variada que son capaces de formar geles con azúcar y ácido bajo condiciones determinadas.

Las sustancias pécticas comprenden un extenso grupo de heteropolisacáridos vegetales cuya estructura básica está integrada por moléculas de ácido D- Galacturónico, unidas por enlaces glucosídicos a-D-(1,4), en la cual algunos de los carboxilos pueden estar esterificados con metilos o en forma de sal.

FIGURA 1 : ESTRUCTURA QUIMICA DE LA PECTINA

FUENTE : BADUI(2006)

CLASIFICACION DE LAS PECTINAS1.PROTOPECTINA:está constituida por una matriz de sustancias pécticas que por un proceso de hidrólisis da origen a la pectina o al ácido pectínico.

2.ACIDOS PECTICOS: son galacturonatos que no contienen grupos metilos. También se les denomina ácidos poligalacturónicos

3.ACIDOS PECTINICOS: son ácidos poligalacturónicos con cantidades variables de grupos metilos esterificados con los grupos carboxilo del C6. Tienen la propiedad de gelificar.

4.PECTINA:constituyen aquellas sustancias pecticas de composición variable, cuyo componente principal son los ácidos pectínicos solubles en agua, de contenido de metoxilo y grado de neutralización variables

LOCALIZACION Y ESTRUCTURA DE LA PECTINA

Las pectinas se encuentran asociadas con otros hidratos de carbono, principalmente con hemicelulosas, en las paredes celulares de los vegetales, y son responsables de la firmeza de algunos productos.

Las mayores concentraciones de pectinas se han encontrado en la lámina media de la pared celular, disminuyendo gradualmente su contenido hacia la membrana plasmática (Darvill y col., 1980).

Las pectinas cumplen una función lubricante y cementante en la pared celular de las plantas superiores; están implicadas en la textura y maduración de los frutos y en el crecimiento de los vegetales (Jarvis y Col., 1988).

FIGURA 2: ESQUEMA DE LA PARED CELULAR VEGETAL

FUENTE : Sendbusch, 2003

FIG 3 : CONTENIDO DE PECTINA EN ALGUNOS FRUTOS

FUENTE: NAVARRO Y NAVARRO ,1985

DIVISION DE LAS PECTINAS SEGÚN

SU GRADO DE GELIFICACION

PECTINAS CON BAJO INDICE DE

METOXILO

PECTINAS DE ALTO INDICE DE METOXILO

LAS PECTINAS AMIDICAS CON BAJO INDICE DE METOXILO

PECTINAS DE ALTO INDICE DE METOXILO

CONTIENEN MÁS DE UN 50% DE UNIDADES DEL ÁCIDO POLIGALACTURÓNICO ESTERIFICADAS.

FORMAN GELES A pH DE 1 Y 3.5 CON CONTENIDOS DE AZÚCAR DE 55% -85%.

LAS PECTINAS DE ALTO METOXILO SE PUEDEN ECONTRAR COMO :

Gelificación de la pectina Porcentaje esterificación

Lenta 60 - 67

Mediana 68 - 70

Rápida 71 - 76

FIGURA 4 : INTERVALOS DE TEMPERATURA Y PH A LOS QUE GELIFICAN PECTINAS DE ALTO METOXILO

FUENTE :Universidad Nacional de Colombia 2003

FIGURA 5 :CONDICIONES DE GELIFICACIÓN DE LAS PECTINAS DE ALTO METOXILO

FUENTE :Universidad Nacional de Colombia 2003

PECTINAS CON BAJO INDICE DE METOXILO

El nivel de calcio para la formación de geles puede ser máximo 500ppm.

Las pectinas forman geles consistentes con cantidades de calcio de 20-100 mg de calcio por gramo de pectina.

No se requiere altas concentraciones de azúcar.

FIGURA 6 :CUADRO DE APLICACIONES DE PECTINAS LM

FUENTE :NAVARRO Y NAVARRO (1985)

LAS PECTINAS AMIDICAS CON BAJO INDICE DE METOXILO

Si se efectúa una hidrólisis blanda en ambiente alcalino con amoníaco partiendo de una pectina HM, se obtiene pectina de bajo metoxilo amidada (LMA) que, además de tener menos del 50% de grupos metoxílixos, contiene entre el 1y el 25% de grupos amídicos.

APLICACIONES DE PECTINAS EN LA INDUSTRIA ALIMENTARIA

Dulces y mermeladas: Da fuerza de gel y baja la sinéresis agua / jugo.

Caramelos de fruta: El uso de pectinas permite una buena estructura agradable al paladar.

Bebidas a base de fruta: Otorga estabilidad en fibra y pulpa.

Bebidas lácteas acidas: Confiere estabilidad a la proteína.

Actúan como estabilizantes en los alimentos

Sorbetes: Facilita y favorece la liberación del sabor y permite el control de formación de cristales de agua.

Preparados de fruta: Viscosidad controlada, trixotopia y efecto de recuperación.

Postres ácidos: Mejora su estructura y la resistencia del gel, confiriendo buena textura y brillo

FACTORES QUE INTERVIENEN EN LA FORMACION DE GELES

1.TEMPERATURA: Cuando se enfría una solución caliente que contiene pectina, las energías térmicas de las moléculas decrecen y su tendencia a gelificar aumenta.

2.pH: La pectina es un ácido con pH de aproximadamente 3.5 , por lo tanto al disminuir el pH la capacidad de gelificar es mayor.

3.Azucar y otros solutos similares: Estos hidratos de carbono, tienden generalmente a deshidratar las moléculas de pectina en solución cuantos más sólidos en solución hay menos agua disponible para actuar como disolvente de la pectina y por lo tanto la tendencia a gelificar se favorece


FIGURA 7 :CARACTERISTICAS DE LA PECTINA HM


FIGURA 8 :CARATERISTICAS DE LAS PECTINAS LM

EXTRACCION DE PECTINA

FIG 9 : ACONDICIONAMIENTO DE LA MATERIA PRIMA

FIG 10 : EXTRACCIÓN DE PECTINA MEDIANTE HIDROLISIS ACIDA

ALGINATOS

1. Aspectos Generales: Definición ………………………………..2.Propiedades de los Alginatos: Capacidad como estabilizante…………….. Capacidad gelificante………………………… Películas de alginato………………………….3. Aplicación en Alimentos:4. Extracción De Alginato De Sodio :

ALGINATOS

Aspectos generales de los alginatos

Los alginatos son los polisacáridos más abundantes presentes en las algas marinas. Comprenden hasta 40% de su peso seco.Son los componentes estructurales de la pared celular de las algas, cuya función principal es dar rigidez, elasticidad, flexibilidad y capacidad de enlazar agua (Hernández et al., 2005

Fig. 01 : Algas pardas

Aspectos generales de los

alginatos

Los alginatos son una familia de polisacáridos lineales, conteniendo cantidades variables de ácido β-D-Manurónico y de ácido α-L-Gulurónico.Su composición esta dada por la relación característica manurónico/gulurónico M/G).La composición y extensión de las secuencias, y el peso molecular determinan las propiedades físicas de los alginatos (Lupo et al., 2012).

Fig. 02: Monómeros de ácido algínico

Si en la estructura polimérica hay mayor cantidad de bloques G: Se formara un gel Duro, de alta fuerza y que exhibe alta porosidad.

Si la estructura polimérica presenta mayor proporción de bloques M: Se formara un gel de fuerza media, con alta resistencia ala sinéresis y exhibe poros pequeños que lo hacen mas suaves y flexibles.

Fig. 03 : Secuencias de ácido Algínico, Polímero G

Fig. 04 : Secuencias de ácido Algínico, Polímero M

Aspectos generales de los

alginatosLa viscosidad de las soluciones de alginatos depende de la longitud de las moléculas.Al disolverse en agua, las moléculas se hidratan y aumenta su viscosidad.La hidratación del ácido algínico a pH bajo conduce a la formación de un gel de alta viscosidad. En un medio ácido, la viscosidad se va incrementando por la disminución de la solubilidad del ácido algínico libre, precipitando en forma de gel a un pH en el intervalo de 3 a 4. (Lupo et al., 2012).

Propiedades de los alginatos

Los alginatos de sodio, potasio, calcio y amonio, ácido algínico y el alginato de propilenglicol, son aditivos alimenticios reconocidos como inocuos y seguros, según la Food and Drug Administration de los Estados Unidos (FDA por sus siglas en inglés), Codex Alimentarius y la World Heald Organization de las Naciones Unidas, donde se establece que los límites de ingesta diaria de ácido algínico y de sus sales derivadas para los humanos, es de 50 mg/kg de peso corporal, y del alginato de propilenglicol de 25 mg/kg de peso corporal (FAO/WHO, 2001).


Su capacidad de retener agua.

Su habilidad de formar un gel

La propiedad de formar películas.

Como espesantes al ser disueltos en agua.

(Funamietal., 2009).


La capacidad del alginato como estabilizante se mide en función de su grado de polimerización (GP), el cual es una medida del peso molecular promedio de las cadenas que lo constituyen y se relaciona directamente con la viscosidad de sus soluciones. (McHugh1987).Los alginatos con alto GP son menos estables que los que tienen un bajo GP.

Intervalo de pH entre 5y 9

Pequeñas cantidades de calcio

Almacenar en un lugar fresco ,a 25°C o inferior

Fig. 08: Cambios de la viscosidad de los alginatos de sodio, en función al tiempo y temperatura de almacenamiento. (MB = Muy baja viscosidad), (B= Baja viscosidad),(M= Media Viscosidad), (A= Alta viscosidad).

Fuente: M.C.RAÚL REYES TISNADO- Tesis para obtener el grado de Doctor en ciencias marinas – CENTRO INTERDISIPLINARIO DE CIENCIAS MARINAS


Capacidad gelificante de los alginatos: Se inicia a partir de una solución de sal de alginato y una fuente de calcio externa o interna, desde donde el ion calcio se difunde hasta alcanzar la cadena polimérica. Como consecuencia de esta unión se produce un reordenamiento estructural en el espacio, resultando en un material sólido con las características de un gel. (Funamietal., 2009)

La hidratación alginato

La concentración del ion calcio

La proporción de ácido Gulurónico.

El grado de gelificación depende de :

Formación del gel por entrecruzamiento

Fig. 09: Entrecruzamiento de alginato con iones de calcio

Fig. 10: Gelificación del acido algínico con calcio


Existen tipos con diferentes propiedades:Películas solubles en agua utilizando alginato de sodio Películas solubles en aceite utilizando alginato de calcio. (McHugh1987).

Las películas solubles en agua:

Se pueden formar por evaporación de una solución de alginato o por extrusión de una solución de alginato en un no-disolvente que se mezcla con agua, tal como acetona o etanol. Las películas Solubles enaceite:Se puede Formar mediante el tratamiento de una película soluble en agua con un catión di-o trivalente y ácido. También se pueden elaborar por extrusión de una solución de un alginato soluble en un baño de una sal de calcio.

Las películas de alginato

Aplicaciones en alimentos

Los alginatos como agentes estabilizadores se utilizan en la fabricación de helados.La capacidad espesante de los alginatos es útil en salsas, jarabes, coberturas para helados, y rellenos de pasteles.Los alginatos como emulgentes se utilizan en mezclas agua- aceite en la elaboración de mayonesa y aderezos para ensaladas.


El agente aglutinante puede ser un polvo de alginato de sodio, más la adición de carbonato de calcio, ácido láctico o lactato de calcio. Cuando se mezclan alginatos con carne cruda se pueden formar geles de alginato de calcio para promover que las piezas de carne se unan.Las películas y recubrimientos a base de alginato se han usado para ayudar a conservar diferentes productos mínimamente procesados.


El alginato de propilenglicol Empleado en la fabricación de cervezas y aderezos para ensaladas por su alta solubilidad a bajos niveles de pHutilizado en la estabilización de proteínas de la leche en condiciones ácidas.En bebidas de Frutas que contiene pulpa añadida que se desea mantener en suspensión. (FAO, 2001).


En diferencia de la mayoría de los polisacáridos, el alginato forma geles prácticamente independientes de la temperatura, aspecto que lo ha hecho atractivo en la elaboración de cremas, quesos, salsas, y aderezos. Sin embargo, la exposición prolongada a tratamientos térmicos y variaciones extremas de pH, degradan al polímero (Dragetetal.,2002).

EXTRACCION DE ALGINATO DE SODIO

PRE-EXTRACCION

FILTRACION

PRECIPITACION

EXTRACCION

DILUCION

CONVERSION DE ALGINATO DE

CALCIO EN ACIDO ALGINICO

DIAGRAMA DE FLUJOHIDRATACION

CONVERSION DE ACIDO ALGINICO EN ALGINATO DE SODIO

PRENSADO

SECADO

MOLIENDA

TAMIZADO

ALGINATO DE SODIO

PRENSADO

REDUCCIÓN DEL TAMAÑO DE LA MATERIA PRIMA

Las algas pueden ser procesadas frescas o

secas.

FIGURA N°1.

HIDRATACIÓN DE LAS ALGAS

*Para ablandar los tejidos y evitar la pigmentación del alginato, las algas se hidratan con una solución de formaldehido al 0.1% (mínimo 15 min, máximo 12h). FIGURA N°2

PRE-EXTRACCIÓN ÁCIDA

Es un tratamiento acido que sirve para convertir las sales de alginato de calcio y iones en acido alginico insolubles.

EXTRACCIÓN

*Para extraer el alginato de la pared celular y la matriz intercelular de las algas, éstas se transportan por bombeo a un tanque enchaquetado con suministro de vapor.

*El volumen de agua debe ajustarse para formar una pasta que se pueda agitar, pero lo suficientemente espesa para que la fricción entre el líquido y las algas favorezca la extracción del alginato.

DILUCIÓN Y FILTRACIÓN

*Después de la extracción, la pasta de alginato se bombea a un tanque con agitador y se combina con suficiente agua para que la viscosidad se reduzca a 45 mPa/s.

FIGURA N°3. TANQUE DE DILUCIÓN

PRECIPITACIÓN DEL ALGINATO DE CALCIO

*Se prepara soluciones de alginato y de CaCl2 de forma separadas, y se descargan en forma de gotas, luego se añaden a una velocidad sincronizada de tal manera que ambas terminen añadiéndose simultáneamente.

*La velocidad de agitación debe ser controlada de tal manera que permita la formación de fibras pequeñas que puedan ser filtradas fácilmente.

CONVERSIÓN DEL ALGINATO DE CALCIO EN ÁCIDO ALGÍNICO

*Las fibras de alginato de calcio se transforman en ácido algínico mediante lavados ácidos.

*Esta etapa se puede realizar lavando las fibras dos veces, solamente a pH 1.6, o posiblemente a pH 1.8, pero debe esperarse un poco de degradación del producto, con la consecuente reducción de viscosidad del producto, con la consecuente reducción de viscosidad. FIGURA N°04 : TANQUE

DE LAVADOS ACIDOS

PRENSADO

Las fibras se envuelven en una lona resistente y se someten a una presión de 8-10 toneladas. Se libera la presión, se revuelven las fibras y se prensan nuevamente. El proceso se repite hasta que ya no es posible eliminar más agua.

CONVERSIÓN DEL ÁCIDO ALGÍNICO EN ALGINATO DE SODIO

*Las fibras prensadas de acido alginica se colocan en un mezclador de doble planetario de 29 litros, con una compuerta para la adicción de reactivos y otra para la toma de muestras, se agrega suficiente alcohol etílico al 96%, de manera que la mezcla de alcohol y agua remanente en el acido alginico sea poca.

SECADO*Las fibras se prensan para eliminar los líquidos residuales, se desmenuzan y se colocan sobre charolas con bastidores de acero inoxidable y fondo de malla Núm. 40, que permite la circulación del aire. Con este sistema, la temperatura óptima de secado es de 60 °C durante 2.5 h.

La mayoría de los alginatos requieren un tamaño de partícula menor a 60 mallas, lo cual se logra moliendo con una malla de 3 mm. Es difícil obtener partículas finas si el alginato es esponjoso, incluso después de tres moliendas

Para separar el alginato por tamaños se usa un tamizador con cinco tamices: 30 (0.594 mm), 60 (0.250 mm), 80 (0.177 mm),100 (0.149 mm) y 120 (0.125 mm) mallas.

Molienda

Tamizado

MOLIENDA, TAMIZADO Y MEZCLADO

Para hacer las mezclas se usa un mezclador tipo pantalón y las viscosidades de los productos a combinar tienen que estar dentro del rango que se especificados.

Mezclado

El producto final se empaca en cuñetes de cartón de 22.5 kg con una bolsa de plástico.

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