Propiedades físicas de los aceites y grasas
El análisis de las propiedades físicas de los aceites y grasas nos permite entender el comportamiento y características de dichos elementos, así como sus diferencias. Para ello, se analizarán:
- La cristalización
- El punto de fusión
- La viscosidad
- El índice de refracción
- La densidad
- La solubilidad
- La plasticidad
- La capacidad emulsionante
A continuación, se detallan cada una de ellas.
Cristalización
Las grasas se diferencian de los aceites en su grado de solidificación a temperatura ambiente ya que, en estas condiciones, los aceites se encuentran en estado líquido (no cristalizado) mientras que las grasas se encuentran en estado sólido (cristalizado).
La proporción de los cristales en las grasas tienen gran importancia en la determinación de las propiedades físicas de un producto. Las grasas se consideran sólidas cuando tiene al menos un 10% de sus componentes cristalizados.
Los cristales de grasa tienen un tamaño comprendido entre 0,1 y los 0,5 µm pudiendo llegar ocasionalmente hasta los 100 µm. Los cristales se mantienen por las fuerzas de Van der Waalls formando una red tridimensional que proporciona rigidez al producto.
Una característica importante de la grasa es su polimorfismo cristalino, ya que los mono-di y triglicérido cristalizan en diferentes formas cristalinas (α, β, β´).
Forma α (estado vítreo)
- Aparece cuando la grasa se solidifica por un método rápido.
- Los cristales formados son de tipo hexagonal y se organizan de forma aleatoria en el espacio.
Forma β
- Se produce cuando el enfriamiento es lento o si el atemperado se realiza a una temperatura ligeramente por debajo de punto de fusión, siendo esta la forma más estable de todas.
- En la forma β se forman cristales tricíclicos orientados en el mismo sentido.
- La forma β es propia del aceite de palma, cacahuete, maíz, coco, girasol, oliva y de la manteca de cerdo.
Forma β´
- Se produce a partir del atemperado por encima de punto de fusión de la forma α.
- En la forma β´ se forman cristales ortorrómbicos que son orientados en direcciones opuestas.
- La forma β´ es propia del aceite de algodón parcial modificado, grasas sebos y manteca modificada.
Tanto las formas α, β y β´ presentan un punto de fusión, un patrón de difusión de rayos X y un índice de refracción.
Cuanto más doble enlace hay, se obstaculiza la cristalización con la cual tiende a ser líquido.
Punto de fusión
El punto de fusión de una grasa se corresponde con el punto de fusión de la forma β, que es la forma polimórfica más estable y es la temperatura por la cual se funden todos los sólidos.
Cuando están presentes ácidos de cadena corta o insaturados se reduce el punto de fusión.
El punto de fusión tiene gran importancia en el procesado de grasas animales.
Los puntos de fusión de las grasas puras son muy precisos, pero como las grasas o los aceites están formados por una mezcla de lípidos con distintos puntos de fusión nos tenemos que referir a zona de fusión, que se define como el punto de fusión del componente de la grasa que se funde a una temperatura más alta.
Viscosidad
La viscosidad de una grasa es debida a la fricción interna entre los lípidos que la constituyen. Es generalmente alta debido al elevado número de moléculas que forman una grasa.
Al aumentar el grado de insaturación disminuye la viscosidad, y cuando aumenta la longitud de la cadena de los ácidos grasos componentes también aumenta la viscosidad.
Índice de refracción
El índice de refracción de una sustancia se define como una relación entre la velocidad de la luz en el aire y en la materia (aceite o grasa) que se analiza.
Al aumentar el grado de insaturación aumenta el índice de refracción, y cuando aumenta la longitud de la cadena también aumenta el índice de refracción, por eso se utiliza para controlar el proceso de hidrogenación.
Al aumentar la temperatura el índice de refracción disminuye.
El índice de refracción es característico de cada aceite y grasa, el cual nos sirve para realizar un control de calidad de éstas.
Densidad
Esta propiedad física tiene gran importancia a la hora de diseñar equipos para procesar la grasa.
La densidad disminuye cuando las grasas se dilatan al pasar de sólido a líquido.
Cuando las grasas se funden se aumenta su volumen y por eso baja la densidad.
Para el control de porcentajes de sólido y líquido en grasas comerciales se utilizan curvas dilatométricas.
Solubilidad
La solubilidad tiene gran relevancia en el procesado de las grasas.
Las grasas son totalmente solubles en disolventes apolares (benceno, hexano…).
A excepción de los fosfolípidos son totalmente insolubles en disolventes polares (agua, acetonitrilo). Son parcialmente solubles en disolventes de polaridad intermedia (alcohol, acetona)
La solubilidad de las grasas en solventes orgánicos disminuye al aumentar la longitud de la cadena y grado de saturación.
Los fosfolípidos pueden interactuar con el agua debido a que el ácido fosfórico y los alcoholes que los componen tienen grupos hidrófilos.
Generalmente la tensión superficial se incrementa con la longitud de la cadena y disminuye con la temperatura. La tensión superficial y la tensión interfacial disminuye con facilidad con el uso de agentes surfactantes como los monoglicéridos y los fosfolípidos.
Plasticidad
Es la propiedad que posee un cuerpo de conservar su forma resistiendo una presión determinada.
La plasticidad de una grasa está causada por la presencia de una red tridimensional de cristales en cuyo interior se encuentra inmovilizada grasa líquida.
Para que una grasa sea plástica y extensible debe de haber una proporción entre la parte sólida y líquida (20 -40% de grasa en estado sólido), las redes no deben estar apretadas y sus cristales deben estar en forma α.
Las grasas plásticas actúan como un sólido hasta que las fuerzas deformantes que se aplican rompen la red cristalina y la grasa pasa a comportarse como un líquido viscoso y por lo tanto se puede untar.
Capacidad emulsionante
La capacidad emulsionante es la capacidad en la interfase agua/aceite permitiendo la formación de emulsión.
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