Um Engenheiro de Alimentos está desenvolvendo uma nova formulação de maionese de baixa caloria, que se baseia na estabilização de uma emulsão óleo em água altamente aerada, funcionando como uma espuma estável. Durante o processo, ele observa que a estabilidade da espuma e da emulsão é altamente dependente da tensão interfacial e da presença de surfactantes. A análise da interface óleo-água e arágua revela os seguintes comportamentos:
I- A adição de um surfactante hidrofílico (HLB > 10) reduz drasticamente a tensão superficial da fase aquosa e a tensão interfacial óleo-água.
II- A estabilidade da espuma diminui acentuadamente acima de 60°C, enquanto a estabilidade da emulsão é menos afetada pelo aumento da temperatura até 80°C.
III- A incorporação de proteínas do soro do leite desnaturadas termicamente aumenta a viscosidade da fase contínua e a estabilidade da emulsão, mas compromete a estabilidade da espuma em temperaturas elevadas.
IV-Um estudo de isotermas de adsorção demonstra que o surfactante hidrofílico forma uma monocamada saturada na interface ar-água e óleo água em concentrações abaixo da Concentração Micelar Crítica (CMC).
Considerando os princípios da Termodinâmica de Interfaces e o comportamento de sistemas coloidais complexos em alimentos, a explicação mais coerente para os fenômenos observados, em especial a diferença na estabilidade da espuma e da emulsão em função da temperatura e da presença de proteínas, é:
- A A diminuição da estabilidade da espuma acima de 60°C acontece primariamente devido à diminuição da viscosidade da fase aquosa e à maior taxa de coalescência das bolhas, enquanto a estabilidade da emulsão é mantida devido à formação de uma rede de proteínas desnaturadas que encapsulam as gotículas de óleo, independentemente da temperatura.
- B O surfactante hidrofílico é mais eficaz na redução da tensão superficial do que da tensão interfacial, o que explica a maior estabilidade da espuma em baixas temperaturas. A desestabilização da espuma a 60°C é resultado da transição de fase da monocamada de surfactante, que passa de um estado líquido-condensado para um líquido expandido, comprometendo a barreira interfacial.
- C A diferença de estabilidade entre espuma e emulsão, em função da temperatura, decorre da natureza das interfaces. Na espuma, a interface arágua é mais sensível à difusão de gás e à drenagem do filme líquido com o aumento da temperatura. Na emulsão, a interface óleo-água é mais robusta devido à adsorção irreversível de proteínas desnaturadas, que formam uma camada viscoelástica protetora, mesmo que a temperatura eleve a mobilidade das gotículas.
- D As proteínas do soro do leite desnaturadas aumentam a estabilidade da emulsão ao formar multicamadas na interface óleo-água que impedem a floculação e coalescência. Contudo, em temperaturas elevadas, essas proteínas sofrem agregação na fase aquosa, competindo com o surfactante na interface ar-água e desestabilizando a espuma devido à diminuição da concentração efetiva de surfactante na interface.