Textura Icta 2010 Nhs

7/31/2019 Textura Icta 2010 Nhs

1/107

Propiedades Fsicas de los

AlimentosReologa y Textura

Nstor H. Sanabria R


2/107

Propiedades Fsicas de los Alimentos

Desde el punto vista de la Ingeniera, para el diseo y procesode los alimentos y desde el punto de vista de la preferenciadel consumidor se deben considerar las siguientespropiedades fsicas de los alimentos y materiales:

Trmicas: Calor especfico, conductividad trmica y difusindel calor pticas: Color, Brillo y Transparencia Elctrico: Conductividad Mecnicas:

Estructurales y Geomtricas: Densidad, tamao de partcula,forma, porosidad, rugosidad

Reolgicas y Texturales: Dureza, deformabilidad, Otras: Tensin superficial, difusividad, permeabilidad,


3/107


Desde el punto vista de la Ingeniera, para el diseoy proceso de los alimentos y desde el punto de vistade la preferencia del consumidor se debenconsiderar las propiedades fsicas:

Trmicas: Calor especfico, conductividad trmicay difusin del calor

pticas: Color, Brillo y Transparencia Elctricas: Conductividad

Mecnicas: Estructurales, Geomtricas yreolgicas


4/107


Trmicas: Calor especfico,conductividad trmica y difusin delcalor

pticas: Color, Brillo y Transparencia Elctricas: Conductividad

Mecnicas: Estructurales y Geomtricas: Densidad,

tamao de partcula, forma, porosidad,rugosidad

Reolgicas y Texturales: Dureza,deformabilidad,

Otras: Tensin superficial, difusividad,permeabilidad,

Tratamietos trmicos,Pasterizacin, coccin yenfriamiento, Refrigeraciny Congelacin

Tratamientos con camposelctricos pulsados,calentamiento ohmico, por

induccin o radio frecuencia

Percepcin, aceptacin,Uniformidad

Percepcin y consumo,Aceptabilidad.Maquinabilidad y Facilidadde procesos


5/107

REOLOGIA

Reologa es la ciencia que estudia ladeformacin y el flujo de materiales

bajo fuerzas externas en tiempos ycondiciones definidas.

Flujo es un caso especial de deformacin Deformacin es caso especial de flujo


6/107

Porque Medir la Textura?

La Textura es un atributo que afecta elprocesamiento y manejo, influye en los

hbitos y aceptabilidad por el consumidor y

que puede afectar la vida til del producto Ejemplos imitativos

En anlisis cientifico de Textura Analysis provee informacin cuantificable, repetible y exacta de laspropiedades de alimentos, cosmticos, productos qumicos y farmaceticos.Es hoy en da un procedimiento establecido para la investigacin y una herramienta valiosa en labusqueda de mtodos de control y mejora de la calidad.Con mediciones de las propiedades fundamentales o caracterizacin emprica de los materiales o

productos, con un amplio rango de pruebas imitativas, de gran utilidad para predecir y medir elcomportamiento.


7/107

Por qu Reologa?Cual es el Origen de la Textura?

Estructura MolecularInteraccin MolecularAgua, gomas e hidrocoloides, grasas, protenas, aireConfiguracin de las partculasEfecto externo

Fuerzas externas, deformacin, temperatura

Proceso y DesempeoProcessability & Product Performance

Como se manifiesta?


8/107

Origen de las propiedades ReolgicasEscala Entes Involucrados Ejemplos

Molecular

Tamao y tipos de molculasMolculas Moleculas polimricas

Interacciones entre grupos funcionales Entrelazamiento Qumico

Configuracin espacial Puentes de Hidrgeno

Extructura 1,2,3,4, protenas

UltraestructuralMacromolculas

Cambios moleculares porrompimiento (enzimas, Fotolisis,Oxidacin)

Interacciones naturales

Asociaciones e Interaccionescomplejas (polmeros, protenas)

Microestructural

Gotas, Burbujas y cristales

Coloides Fases agregadas y segregadasConformaciones de proceso Fibras y Filamentos

Pelculas

MacroestructuralEstructuras mayores Ensambles y enlaces

Fases Puentes partcula partcula

Clulas, Tejidos, Extructuras


9/107

Usos de las propiedades reolgicas enproceso y manejo

Diseo de tuberas y seleccin de bombas

Diseo y anlisis de equipos de extrusin Seleccin y operacin de equipos de mezclado

Diseo y operacin de cambiadores de calor

Procesos en los que se realizan recubrimientos Seleccin de envases y equipos de envase


10/107

Propiedades ReologicasExtremos Clsicos

Solido Ideal -- [Fuerza Externa] -- Fluido IdealACERO AGUA

Estructura Fuerte Estructura Debil

Rigidez Fluidez

Deformacin Flujo

Retienen/recuperan forma Pierden FormaEnerga Almacenada Energa Disipada

(Elstico puro R. Hooke, 1678) [Energa] (Viscoso puro I. Newton, 1687)

ELASTICIDAD VISCOSIDAD

Modulo de Almacenamiento Modulo de Perdida

Comportamiento REAL

Slido Aparente [Energa + tiempo] Fluido Aparente

- materiales viscoelsticos -


11/107

Comportamientos Reolgicos


12/107

Deformacin y Flujo de Corte

=F

A

y0

x(t)

Strain, =x(t)

y0

d x(t)

d tStrain Rate =

.

V

y0

Modulo de Corte G =

V

y

x

A

z

Deformacin de Corte

Viscosidad =

.

.

=

t

Esfuerzo Deformacin


13/107

Modos de Deformacin

DobladoCompresin

TorsionRectangular

Tensin

Lineal

Rotational

TorsionalShear


14/107


15/107

Deformacin por compresin


16/107

Fluidos


17/107

Comportamiento Reolgico de losfluidos: Viscosidad vs Esfuerzo


18/107

Viscosidad vs Esfuerzo


19/107

Viscosidad Vs Tiempo

Cambio de la Viscosidad con etiempo:

Incrementa con el tiempo sedenominan reopcticos,

Los que se hacen ms fluidos sedenominan tixotrpicos.

Estos fenmenos se explican por laaparicin o rotura de nuevos enlaceso interacciones intermoleculares porla accin de la agitacin, como en elcaso de los almidones, la masa delpan o en la formacin de emulsiones

como la mayonesa. La variacin de las propiedades

reolgicas puede ser reversible ono. La tixotropa irreversible, =Reomalaxis o Reodestruccin.


20/107

Comportamiento reolgico de losSlidos Elsticos


21/107

Slidos y Fluidos Viscoelasticos

La deformacin cambia con el tiempo / La energa para mantener una

deformacin constante es variable - Relajacin


22/107

Textura de acuerdo a la definicin de The

International Organization of Standardization(Standard 5492, 1992):todos los atributos mecnicos (geomtricos y

superficiales) de los alimentos, percibidos atravs de los receptores mecnicos y tctiles ydonde existan a travs de receptores acsticos yvisuales

TEXTURA

Todos esos atributos mecnicos pueden hoy ser medidos cualiy cuantitativamente, analizados numrica y grficamente


23/107

Mtodos instrumentales de anlisis de Textura

Expresin numrica de una caracterstica del

producto, relacionada con las propiedades delos materiales.

Mtodos validables, reproducibles,

universales

Cmo medir la Textura?

Mtodos sensoriales,

Percepcin y Descripcin de la sensacin

Paneles entrenados, expertos

Mediciones subjetivas


24/107

Para qu medir la Textura?

Desde el punto de vista del Fabricante:Medir funcionalidad de equipos, procesos,

ingredientes y materiales en el proceso

productivo y su efecto en el producto final

Desde el perspectiva del Consumidor:

Predecir o anticipar las caractersticas

sensoriales y/o funcionales de un producto,

al emplear un equipo, proceso o ingrediente


25/107

ReologaPruebas de

MaterialesElasticidad

Plasticidad

Modulus

TexturaAnlisis

Viscoelasticidad

Viscosidad

Origen del Anlisis

Instrumental de Textura ?

Masticabilidad

Gomosidad

Fracturabilidad

Dureza & Suavidad

Adhesividad


26/107

Como se mideViscosidad


27/107

Como se mideTextura

Sensorial

Panel entrenado, Experto

Instrumental

Texturmetro
http://www.stablemicrosystems.com/contents.htm


28/107

Fuerza / EsfuerzoDeformacin

Deformacin elstica o reversible el cuerpo recupera suforma original al retirar la fuerza que la provoca ladeformacin. En este tipo de deformacin el slido al variar suestado tensional y aumentar su energa interna en forma deenerga potencial elstica solo pasa por cambios

termodinmicos reversibles. Deformacin (visco)plstica o irreversible. Modo de

deformacin en que el material no regresa a su forma originaldespus de retirar la carga aplicada. Esto sucede porque ladeformacin plstica el material experimenta cambios

termodinmicos irreversibles y al adquirir mayor energapotencial elstico. La deformacin plstica es lo contrario a ladeformacin reversible.
http://es.wikipedia.org/wiki/Elasticidad_(mec%C3%A1nica_de_s%C3%B3lidos)http://es.wikipedia.org/wiki/Plasticidad_(mec%C3%A1nica_de_s%C3%B3lidos)http://es.wikipedia.org/wiki/Plasticidad_(mec%C3%A1nica_de_s%C3%B3lidos)http://es.wikipedia.org/wiki/Elasticidad_(mec%C3%A1nica_de_s%C3%B3lidos)


29/107

Lmite elstico

, siendoLey de Hooke
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/e/e6/Traction_conventionnal_curve.png


30/107

TEXTURA


31/107

TA.Xtplus

STABLE MICROSYSTEMS (UK)


32/107

Probe begins to move from

start point towards sample

at pre-test speed When the probe registers a

force equal to the trigger

force the speed changes to

the test speed and thesystem starts to collect data

Probe

Sample

Basic principleReturn to Start (Trigger)


33/107

Probe continues to move

into the sample at the test

speed until the test iscomplete

Probe

Sample


F

T


34/107

When test is finished,

probe begins to move away

from sample at post-testspeed

Probe

Sample


F

T


35/107

Principles of Texture Analysis

Compression Puncture & Penetration

Cutting and Shearing Fracture & Bending Extrusion (Forward & Backward) Tension Adhesion


36/107

Compresin

La muestra tiene unrea superficial igual o

menor que la eldimetro de la sondautilizada

Se utilizan dimetros

de 10mm a 100mm


37/107

Compresin El espesor de la muestra es H (puede

medirse automticamente)

La muestra es comprimida por lasonda hasta una altura h

La distancia de compresin es H - h,puede darse en milmetros o en % dedeformacin (% strain - requierecalibracin de sonda).

Para deformaciones pequeas,podra ser utilizado para calculas enmodulo de elasticidad de Young

FORCE

H


38/107

Would you like to determine..

The optimum

shelf life ofyour product


39/107

Es la medicin mas simple en el anlisis Instrumental de textura, La

muestra se deforma y se miden la deformacin y la resistencia delmaterial a la deformacin

Deformaciones mayores porcompresin Uniaxial

Causan Fracturas, Ruptura,Dispersin, Texture Profile

Se mide fracturabilidad,Crocancia, Cohesividad,Espersibilidad y muchas otras

caractersticas del producto. Anlisis de perfil de textura

(TPA test).

Deformaciones Pequeas porcompresin Uni-axial

Utilizadas para determinar

MODULOS ELASTICIDAD DEYOUNG M. Youngs: E/D

Esfuerzo E= F/ADeformacin D = L/L

RESILENCIA: Energa acumuladadurante la compresin

Representados por la pendiente yel rea bajo la curva ESFUERZODEFORMACIN antes del LmiteElstico

PRUEBAS DE PENETRACIN


40/107

You could be disappointed if...

Your breakfast

cereal isntCRISPY


41/107

Propiedades fsicas de empaques

Fuerza de selle

Fuerza de apertura Friccin

Resistencia de carga


42/107

Propiedades fsicas y mecanicas de

equipos, piesas

Friccin


43/107

Otras pruebas de compresin

Stress Relaxation Test (Prueba de relajacin detensin)

Creep Test (Prueba de arratre o recuperacin)

Dinamic Test (Pruebas dinmicas) TPA


44/107

PUNCTURE and PENETRATION

Assumes the sample being tested is of largersurface area than the contact area of the probebeing used

Usually involves...

small cylinder probes (up to 10mm diameter) needle probes

conical probes

Causes irreversible changes in the sample

Involves both compressive and shear forces

Typical Measurement Result

F

t

ApplesPears


45/107

PUNCIN Y PENETRACION

Medir fuerza necesaria para introducir lasonda una distancia fija o un tiempo definido= PUNCIN

Medir la distancia que penetra una sonda conuna fuerza constante = PENETRACION


46/107

Can you guarantee consistent..

Hardness?

Gel Strength?


47/107


Your crisps

have noCRUNCH


48/107

You may wish to assess the effects ofprocessing parameters on texture, e.g.

Optimum cookingtime of French fries


49/107

PUNCIN Y PENETRACIN

Conical probe is used forsituations where the stress mayvary during the use of theproduct, e.g. spreading


F

t

MargarineButter


50/107

Do your customers expect

consistent... Spreadability (e.g. butter) Fruit Ripeness


51/107

Indentation


52/107

Cutting and ShearingKnife/Guillotine Blade

Force required to cutor slice through asample

Meat products

Cheese

Vegetable


53/107

Cutting and ShearingWarner-Bratzler Blade

Uses a notched bladeinstead of a flat endedblade

Gives more of acutting action duringtest


54/107


consistent... Tenderness (e.g. fish) Pasta Firmness


55/107

Cutting and ShearingVolodkevich Bite Jaws

Simulate teeth whenbiting

Final force and forceat yield indicatetoughness

Toughness of meat

Fibrousness of e.g.vegetables

Sample


56/107


consistent... Tenderness (e.g. meat)


57/107

Cutting and ShearingWire Cutter

Constant contact areawith sample

Cutting is done by finewire

Firmness andspreadability of butter

Consistency of cheese


58/107

You can quantify your products

eating quality, e.g. Fruit Ripeness

Pasta Firmness

Yoghurt Consistency Margarine hardness


59/107

Cutting and ShearingKramer Shear Cell

5 or 10 blade option

Shearand compression of mainlymulti-particle products, e.g..

Cereals

Pickles in sauces Fruit

Peas

Beans

or products with variable texturethroughout the sample requiringaverage shearing measurement

Sample


60/107


Your breakfastcereal isntCRISPY


61/107

Fracture and BendingThree Point Bend Rig

Measure fracture andbreak strength of......

Biscuits

Chocolate

Bread sticks

Measure freshnessof......

Vegetables

Force

Biscuit

Chewy cereal bar

Time


62/107

Fracture and BendingCrisp Fracture Support Rig

Measure fractureproperties of......

Crisps (chips)

Snack food


63/107



64/107

Extrusion (Forward)

Viscous liquids

Gels

Pastes

Processed fruit and vegetables

Creams

Toothpaste

Sample is forced through

orifice in bottom of pot

Can simulate many real-life

situations


65/107

Extrusion (Backward)

Sample is placed in a pot

Piston is forced through sample

Product extrudes around the disc

Gels Viscous liquids and sauces

Pastes

Processed fruit and vegetables


F

t

YoghurtCream


66/107

You may wish to assess variousingredient effects on texture, e.g.

Effect of starchaddition onextrudability orconsistency ofmayonnaise, ketchup,

chocolate sauce, meatpaste etc.


67/107

You may wish to assess variousingredient effects on texture, e.g.

Effect of sugar typeand content onstickiness ofconfectionery

products


68/107

You can quantify your products

eating quality, e.g. Yoghurt Consistency


69/107

Measures the tensile

strength of

Spaghetti

Noodles

Human Hair

Thread

Sample

Tension - Spaghetti Rig


70/107

Used for delicate or strange shapedsamples where necking at thegrip point can be a problem

Maintains constant grip force on

sample Easy to load

Tension - Roller Grips

Can be used to measure

Sausages Packaging seals

Adhesive tapes


71/107

An increasingly popular method

of measuring

Pasta

Goma de mascar Pegamentos

Arroz

Adhesion

Sample

Target forceF

t

Adhesive tape

Confectionery



72/107

Measure...Extensibility


73/107

Would you like to quantify...


74/107


75/107

ANALISIS DE PERFIL DE TEXTURA

TEXTURE PROFILE ANALYSIS

APT / TPA


76/107

TPA


77/107

1.Fracturability: Fracturabilidad, La facilidad con que el material romper.2.Hardness: Dureza, La fuerza necesaria para comprimir el material en unacantidad definida.3.Cohesiveness: Cohesividad, La fuerza de los puentes internos

4.Adhesiveness: La energa necesaria para romper la fuerza de atraccinentre la muestra y una superficie de contacto

5.Springiness: "Resortabilidad", La recuperacin elstica que ocurre cuando lafuerza de compresin es retirada.6.Gumminess : Gomosidad, La energa decesaria para romper el alimentosemi-slido antes de degluirlo7.Chewiness : Masticabilidad, La energa necesaria para masticar una comidaslida antes de tragar.


78/107

An Innovation

in PowderFlow Analysis

New Fixtures for

TA-XTplus


79/107

POWDER FLOW ANALYSER

The Stable Micro Systems


80/107

MEASURING COMPONENT TERMINOLOGY

Shaft

Rotor

Blade

Vessel

Vessel Attachment Ring


81/107

Acoustic and video accesories FRICTION RIG

Definicin de Pruebas


82/107

Definicin de PruebasPreparacin de ensayos

Planeacin Objetivo de las pruebas

Desarrollo, control de proceso, control de calidad,

anlisis de la competencia Caractersticas del producto y la muestra

Verificacin Calibracin

Validacin de mtodos Evaluacin y anlisis de resultados

Definicin de Pruebas


83/107

Definicin de PruebasPreparacin de ensayos (ISO 17025)

Fase Pre-Analtica Planeacin

Tipo y Objetivo del anlisis (Simulacin vs Propiedades del material)

Seleccin del mtodo Experiencias previas (Rev. Literatura) Gua de aplicaciones

Preparacin y manejo de las muestras

Fase Analtica Verificacin calibraciones Replicas, promedios, celdas mltiples (incertidumbre, exactitud y

precisin del mtodo)

Control de parmetros Anlisis de resultados


84/107

APLICACIONES


85/107


86/107

S t fit


87/107

Soporte confites


88/107


89/107


90/107


91/107


92/107


93/107


94/107


95/107


96/107


97/107


98/107


99/107

Caractersticas a medir


100/107

Caractersticas a medir


101/107


102/107


103/107


104/107


105/107


106/107


107/107

Documents

Textura Icta 2010 Nhs