L’analisi delle proprietà fisiche di oli e grassi ci permette di capire il comportamento e le caratteristiche di questi elementi, nonché le loro differenze. Per questo, verranno analizzate:
- La cristallizzazione
- Il punto di fusione
- La viscosità
- L’indice di rifrazione
- La densità
- La solubilità
- La plasticità
- La capacità emulsionante
Qui di seguito forniamo maggiori dettagli su ciascuno di essi.
Cristallizzazione
I grassi si differenziano dagli oli per il loro grado di solidificazione a temperatura ambiente, poiché in queste condizioni gli oli sono allo stato liquido (non cristallizzati) mentre i grassi sono allo stato solido (cristallizzati).
La percentuale di cristalli nei grassi ha una grande importanza nel determinare le proprietà fisiche di un prodotto. I grassi sono considerati solidi quando hanno almeno il 10% dei loro componenti cristallizzati.
I cristalli di grasso hanno dimensioni comprese tra 0,1 e 0,5 μm e possono occasionalmente raggiungere i 100 μm. I cristalli sono mantenuti dalle forze di Van der Waalls, formando una rete tridimensionale che conferisce rigidità al prodotto.
Una caratteristica importante del grasso è il suo polimorfismo cristallino, poiché i mono e i trigliceridi cristallizzano in forme cristalline diverse (α, β’ (prime) e β).
Forma α (stato vitreo)
- Compare quando il grasso si solidifica con un metodo rapido.
- I cristalli formati sono di tipo esagonale e sono organizzati in modo casuale nello spazio.
Forma β
- Si verifica quando il raffreddamento è lento o se il rinvenimento viene effettuato a una temperatura leggermente inferiore al punto di fusione; questa forma è la più stabile di tutte.
- Nella forma β si formano cristalli triciclici orientati nella stessa direzione.
- La forma β è tipica dell’olio di palma, arachide, mais, cocco, girasole, oliva e strutto.
Forma β’
- Si ottiene dal rinvenimento al di sopra del punto di fusione della forma β’.
- Nella forma β’ si formano cristalli ortorombici orientati in direzioni opposte.
- La forma β’è tipica dell’olio di semi di cotone parziale modificato, dei grassi, delle materie grasse e del lardo modificato.
Entrambe le forme α, β e β’ hanno un punto di fusione, un modello di diffusione ai raggi X e un indice di rifrazione.
Maggiore è il numero di doppi legami, la cristallizzazione con cui tende ad essere liquido è ostacolata.
Punto di fusione
Il punto di fusione di un grasso corrisponde al punto di fusione della forma β, che è la forma polimorfa più stabile ed è la temperatura alla quale tutti i solidi fondono.
Quando sono presenti acidi a catena corta o insaturi, il punto di fusione si riduce.
Il punto di fusione è di grande importanza nella lavorazione dei grassi animali.
I punti di fusione dei grassi puri sono molto precisi, ma poiché i grassi o gli oli sono costituiti da una miscela di lipidi con punti di fusione diversi, dobbiamo fare riferimento alla zona di fusione, definita come il punto di fusione del componente del grasso che fonde a una temperatura superiore.
Viscosità
La viscosità di un grasso è dovuta all’attrito interno tra i lipidi che lo costituiscono. È generalmente elevata a causa dell’elevato numero di molecole che compongono un grasso.
Aumentando il grado di insaturazione la viscosità diminuisce, e quando aumenta la lunghezza della catena degli acidi grassi aumenta anche la viscosità.
Indice di rifrazione
L’indice di rifrazione di una sostanza è definito come il rapporto tra la velocità della luce nell’aria e nella materia (olio o grasso) analizzata.
Aumentando il grado di insaturazione aumenta l’indice di rifrazione e quando aumenta la lunghezza della catena aumenta anche l’indice di rifrazione, per questo viene utilizzato per controllare il processo di idrogenazione.
All’aumentare della temperatura, l’indice di rifrazione diminuisce.
L’indice di rifrazione è caratteristico di ogni olio e grasso e ci aiuta a effettuare un controllo di qualità su di essi.
Densità
Questa proprietà fisica è di grande importanza quando si tratta di progettare apparecchiature per il trattamento dei grassi.
La densità diminuisce quando i grassi si dilatano passando da solidi a liquidi
Quando i grassi si sciolgono, il loro volume aumenta e quindi la densità diminuisce.
Per controllare le percentuali di solido e liquido nei grassi commerciali, si utilizzano le curve dilatometriche.
Solubilità
La solubilità ha una grande importanza nella lavorazione dei grassi.
I grassi sono completamente solubili in solventi apolari (benzene, esano…).
Ad eccezione dei fosfolipidi, sono completamente insolubili in solventi polari (acqua, acetonitrile). Sono parzialmente solubili in solventi di polarità intermedia (alcol, acetone).
La solubilità dei grassi nei solventi organici diminuisce con l’aumentare della lunghezza della catena e del grado di saturazione.
I fosfolipidi possono interagire con l’acqua perché l’acido fosforico e gli alcoli che li compongono hanno gruppi idrofili.
In generale, la tensione superficiale aumenta con la lunghezza della catena e diminuisce con la temperatura. La tensione superficiale e la tensione interfacciale diminuiscono facilmente con l’uso di agenti tensioattivi come i monogliceridi e i fosfolipidi.
Plasticità
È la proprietà che ha un corpo di conservare la propria forma resistendo a una certa pressione.
La plasticità di un grasso è dovuta alla presenza di una rete tridimensionale di cristalli all’interno della quale è immobilizzato il grasso liquido.
Affinché un grasso sia plastico ed estensibile deve esserci un rapporto tra la parte solida e quella liquida (20-40% di grasso allo stato solido), le reti non devono essere strette e i cristalli devono essere in forma.
I grassi plastici si comportano come un solido fino a quando le forze deformanti applicate rompono il reticolo cristallino e il grasso passa a comportarsi come un liquido viscoso e quindi può essere spalmato.
Capacità emulsionante
La capacità emulsionante è la capacità nell’interfaccia acqua/olio che permette la formazione di un’emulsione.
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