Emulsão é um sistema heterogêneo que consiste em pelo menos um líquido imiscível disperso em outro na forma de gotículas. Para tornar possível a formação e/ou a manutenção de uma mistura uniforme de duas ou mais fases imiscíveis no alimento são utilizados emulsificantes, cuja principal função é unir as fases de uma emulsão em uma preparação homogênea e estável.
As emulsões podem ser classificadas em macroemulsões e microemulsões, de acordo com a natureza do emulsificante ou a estrutura do sistema. A faixa de tamanho das gotículas para cada tipo de emulsão é definida em termos das suas propriedades físicas e termodinâmicas. Uma emulsão convencional, também conhecida como macroemulsão, normalmente possui diâmetro médio de gota até 100μm. É a forma mais comum de emulsão usada na indústria alimentícia, sendo encontrada em uma variedade de produtos, incluindo leite, bebidas, molhos de maionese, molhos e sobremesas. As microemulsões são sistemas termodinamicamente estáveis e se formam espontaneamente com tamanho de gota entre 5μm a 50μm.
Normalmente, tanto as macroemulsões quanto as microemulsões, contêm óleo, água e surfactante, bem como apresentam diâmetro médio de gota semelhante. No entanto, os dois sistemas são muito diferentes, uma vez que as macroemulsões são formadas por raspagem mecânica e microemulsão. A principal diferença entre microemulsão e emulsão não é a composição, mas a termodinâmica.
O primeiro passo na formação de uma emulsão estável é a dispersão de uma fase líquida em outra fase líquida. Um fator crítico nesse processo de emulsificação é a formação de uma camada monomolecular na interfase lipídeo/água pelo emulsificante. Durante a formação da emulsão, há um grande aumento na área de superfície que depende do número e do tamanho das gotas. Para formar e dispersar essas gotículas, uma quantidade substancial de energia deve ser fornecida. Como os emulsificantes reduzem a tensão superficial, sua adição reduz a quantidade de energia que deve ser empregada para formar a emulsão. O método mais comum de formação de emulsão é a aplicação de energia mecânica por meio de agitação.
O emulsificante é primeiro dissolvido na fase aquosa ou orgânica, dependendo da sua solubilidade e do tipo de emulsão desejada. Em seguida, é aplicada agitação suficiente para causar deformação da superfície e formação de gotículas grandes. A próxima etapa é o rompimento das gotículas. Para formar uma emulsão estável e prevenir a coalescência, deve ser aplicado emulsificante suficiente para adsorver a interfase aquosa/orgânica. O emulsificante diminui a pressão de Laplace (lei da física que relaciona a variação de pressão na superfície que separa dois fluidos de distinta natureza com as forças de ligação molecular), o que facilita a deformação e ruptura das gotículas. Após a formação das gotículas, o emulsificante divide-se na interfase do sistema aquoso/orgânico, estabilizando a emulsão.
O tamanho da gota, que está diretamente relacionado ao procedimento de emulsificação, também depende da quantidade de emulsificante adicionado, do tipo de emulsificante e da temperatura de emulsificação.
Uma ampla gama de equipamentos estão disponíveis para a formação de emulsões, incluindo moinhos coloidais, homogeneizadores e ultrassom.
Os moinhos coloidais emulsificam com base na ação de cisalhamento transmitida ao líquido por um rotor de alta velocidade que se move dentro de um estator fixo. O estator e o rotor são separados por uma lacuna muito pequena, que pode chegar a 0,001 pol. Seu uso é mais adequado
para produtos de alta viscosidade, com altas proporções de óleo para água, como por exemplo, na formulação de maionese.
Os homogeneizadores emulsificam forçando o produto através de um pequeno orifício sob pressão substancial. O mecanismo empregado para a redução do tamanho da gota é o duplo efeito de cavitação e turbulência. À medida que o tamanho do orifício diminui e a pressão aumenta, o tamanho das gotículas da fase dispersa diminui. Para utilização de forma mais eficaz, sugere-se que o produto a ser homogeneizado seja pré-misturado, de forma que o tamanho da partícula seja menor que 20μm de diâmetro. Outra possibilidade é o uso de homogeneizadores de vários estágios ou passagens múltiplas através de um único homogeneizador para garantir pequenas gotas uniformes. O homogeneizador é, obviamente, utilizado para homogeneização de leite e também recomendado para o processamento de dispersões como ketchup e molho de tomate, para a produção de sabores e emulsões de bebidas e para a produção de coberturas batidas congeladas.
A emulsificação ultrassônica é o tratamento de líquidos com vibrações de alta frequência para produzir cavitação de alta intensidade. As ondas sonoras se movem através do líquido, comprimindo e esticando-o, o que resulta na formação de cavidades ou bolhas dentro do líquido. Com o colapso das bolhas, são geradas enormes forças de cisalhamento. O processo ultrassônico pode ser influenciado pelo controle da pressão estática, temperatura, amplitude de vibração e taxas de fluxo. Os equipamentos ultrassônicos possuem limitações e vantagens. Uma das suas principais limitações é não serparticularmente eficaz para grandes volumes ou produtos altamente viscosos. As vantagens incluem custos operacionais e de capital mais baixos, nenhum requisito de pré-mistura, menor manutenção e limpeza mais fácil em relação aos homogeneizadores.
A natureza única das emulsões como dispersões termodinamicamente estáveis com uma estreita distribuição de tamanho de gotículas de diferentes tamanhos as tornam adequadas para uma série de aplicações na indústria alimentícia.
Em alguns produtos, os emulsificantes desempenham papel específico e de grande importância, como por exemplo, no setor de panificação, onde podem funcionar como condicionadores de massa. As vantagens atribuídas aos condicionadores de massa incluem tolerância melhorada a variações na qualidade da farinha e de outros ingredientes; massas com maior resistência à mistura e abuso mecânico; melhor retenção de gás, resultando em menores requisitos de fermento, tempos de prova mais curtos e aumento do volume do produto cozido; aumento da uniformidade no tamanho da célula, um grão mais fino e uma textura mais resiliente; paredes laterais mais fortes; requisitos de gordura reduzidos; e corte melhorado. Além do pão, outros diferentes tipos de produtos de panificação produzidos por métodos convencionais se beneficiam da adição de emulsificantes, incluindo o pão branco produzido por processo altamente mecanizado, pãezinhos, pães doces, pães fermentados e donuts. Alguns emulsificantes também atuam como amaciantes de migalhas.
Outra aplicação dos emulsificantes é na fabricação de bolos, cujas três funções principais desempenhadas são facilitar a incorporação de ar; dispersar a gordura em partículas menores para permitir o número máximo de células de ar; e melhorar a retenção de umidade.
A utilização em bolos exemplifica um dos efeitos mais conhecidos dos emulsificantes, que é a propriedade de promover a aeração da massa, o que tem influência de maneira direta no volume do bolo, em razão da formação e estabilização da espuma. A incorporação de ar na massa, durante
o batimento, constitui um aspecto fundamental para a obtenção de bolos de boa qualidade, com bom volume e estrutura de miolo homogênea.
A adição do emulsificante apropriado também pode melhorar as características dos biscoitos, como volume, superioridade do grão e, particularmente, a taxa de distribuição.
Os emulsificantes também podem alterar o efeito das farinhas de trigo duro, de modo que possa ser substituída pela farinha de trigo mole. Assim como o pão, o efeito da adição de proteínas não provenientes da farinha de trigo aos biscoitos pode ser minimizado pela adição de emulsificantes. A vida útil dos biscoitos também pode ser aumentada, bem como a adição de emulsificantes à mistura de biscoitos pode melhorar a proporção de propagação, a liberação da superfície de cozimento e a textura dos biscoitos.
Em produtos doces, a eliminação do bloom, ou seja, a transição de cristais de gordura da configuração alfa e beta para a configuração beta, menos desejável, é uma razão chave para a adição de emulsificantes, os quais podem ser usados, também, como modificadores da estrutura do cristal em misturas de triglicerídeos e para controlar a viscosidade do produto em recheios de creme e em chocolates.
Uma das maiores áreas de aplicação dos emulsificantes é na fabricação de sorvetes, onde são vitais na formação 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. Essa característica é alcançada através da desestabilização promovida pelo emulsificante na emulsão de gordura, levando a um produto macio e seco, que derrete com a uniformidade e velocidade desejadas.
Como o sorvete apresenta propriedades tanto de uma emulsão (pequenas gotas em uma suspensão) como de uma espuma (ar em suspensão), a natureza e a qualidade dos emulsificantes empregados representam fatores importantes para o sucesso de uma formulação. Na indústria de sorvetes, picolés e sorbets, os emulsificantes são comumente aplicados em conjunto com os estabilizantes, que controlam a recristalização da água do produto e ajudam a fixar o sabor do sorvete, mesmo após mudanças de temperatura. A quantidade de emulsificantes em relação ao peso raramente excede 0,2%, pois índices acima desse número incorrem em produtos com defeitos de corpo e derretimento lento, com exceção de casos muito específicos.
A escolha e a concentração de emulsificantes precisam ser meticulosamente selecionadas. Se forem muito altas, os glóbulos de gordura colapsam em grandes blocos gordurosos, fazendo o sorvete parecer uma manteiga. O sorvete deve permanecer por horas a 4oC em um processo chamado envelhecimento, onde os glóbulos são estabilizados e a viscosidade da emulsão aumenta, devido à hidratação dos emulsificantes.
Os emulsificantes no sorvete melhoram a dispersão da gordura, facilitam as interações gordura-proteína, controlam a aglomeração de gordura, facilitam a incorporação de ar, conferem secura aos produtos formados, conferem textura mais lisa devido a cristais de gelo e células de ar menores, aumentam a resistência ao encolhimento, reduzem o tempo de chicoteamento e melhoram a fusão.
Márcia Fani
Editora
