Tensión superficial en los alimentos.

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Basado en una pregunta relacionada , algunos de nosotros tenemos curiosidad acerca de la tensión superficial en los líquidos comúnmente utilizados en alimentos y bebidas. Hay una tabla en Wikipedia que contiene una cantidad tentadora de información, que incluye:

  • La tensión superficial del agua disminuye de 76 mN / ma 59 mN / m a medida que la temperatura aumenta de 0 ° C a 100 ° C. Es 72 mN / ma temperatura ambiente cálida, 25C.

  • El ácido acético al 10% (vinagre muy fuerte) tiene una tensión superficial sustancialmente reducida (55 mN / ma 30C)

  • El alcohol puede reducir fuertemente la tensión superficial, a 46 mN / ma 11% y 30 mN / ma 40%.

  • Un jarabe de sacarosa concentrado (55%) tiene una tensión superficial algo mayor que el agua, 76 mN / ma 20 ° C.

  • El agua muy salada (6M, en comparación con el agua de mar a .6M) tiene una tensión superficial más alta , 83 mN / ma 20C.

De interés sería:

  • ¿Cómo suele depender la tensión superficial de la temperatura? (¿Siempre disminuye con el aumento de la temperatura?)

  • ¿Cómo afectan los diversos solutos cotidianos (por ejemplo, azúcar) y los componentes de la mezcla (por ejemplo, alcohol, ácido acético) a la tensión superficial del agua? Los datos reales sobre la tensión superficial medida de los líquidos serían maravillosos, por ejemplo, ¿cuál es la tensión superficial de la leche, el té, el vinagre, el jarabe, las diversas bebidas alcohólicas o cualquier otra cosa que habitualmente cocinamos o bebemos? ¿Qué determina si algo aumenta o disminuye la tensión superficial del agua?

  • ¿Hay más solutos exóticos (pero comestibles) o componentes de mezcla con efectos dramáticos sobre la tensión superficial? Especialmente interesantes serían los que no tienen sabor, que podrían usarse para modificar los líquidos existentes.

Nota: publiqué una pregunta relacionada en el intercambio de pila de física .

molecular-gastronomy Cascabel
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+1 por la buena pregunta. Para efectos dramáticos, intente aplicar presión a una suspensión de almidón (para una definición ligeramente amplia de comestible).
rumtscho
Creo que esta pregunta es bastante irrelevante en el ámbito de la cocina. Las percepciones de textura de un líquido dado van a dominar su viscosidad.
Nick T
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@NickT: Claro, si lo estás bebiendo, aunque aún así, creo que notamos cosas que parecen resbaladizas. Pero, ¿qué pasa si quieres convertirlo en una espuma? ¿Qué pasa si no quieres que haga espuma? La gente hace cosas locas en estos días, y la tensión superficial afecta a algunos de ellos.
Cascabel
@Jefromi 'resbaladizo' sería una función de las propiedades de la interfaz, no solo una cosa aislada
Nick T
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La verdadera pregunta es qué aplicación tiene realmente la tensión superficial de estos líquidos. ¿Podemos hacer algo si conocemos la tensión superficial o es solo una curiosidad científica mórbida de la ciencia de los alimentos?
Jay

Respuestas:

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Este artículo sugiere que el almidón produce un aumento significativo y las emulsiones de aceite una disminución significativa.

Los mismos principios deberían aplicarse a cualquier molécula no polar pequeña (reduce la tensión superficial) y a la molécula grande (aumenta la tensión superficial). Tenga en cuenta que esto generalmente se correlaciona fuertemente con la viscosidad. Las fuerzas en las fuerzas de la superficie generalmente están relacionadas con las fuerzas en el interior del líquido.

MSalters
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¿Qué pasa con el azúcar y el alcohol? ¿Siguen una generalización sobre polaridad o tamaño molecular? (¡Perdón por la pregunta muy tardía!)
Cascabel
@Jefromi: El alcohol es pequeño, pero tiene una polaridad no trivial. Al igual que el agua, contiene un átomo de oxígeno con una carga negativa significativa. Pero es menos polar que el agua debido a los átomos de carbono. El ácido acético es mucho más polar que el alcohol, con dos átomos de oxígeno. Las moléculas de azúcar son mucho, mucho más grandes que el alcohol, pero mucho, mucho más pequeñas que el almidón. Son algo más pequeños que las moléculas de grasa, pero mucho más hidrófilos. Tienen átomos de oxígeno por todo el lugar. Esos permiten la formación de muchos enlaces de hidrógeno, aunque individualmente esos enlaces son débiles.
MSalters
Hm, ¿entonces las moléculas polares también reducen la tensión superficial? ¿Y el azúcar es lo suficientemente grande como para aumentarlo?
Cascabel
Difícil, inicialmente pasé por alto que el vinagre tiene un pH de solo 2.4. Eso no hace las cosas más fáciles. En cuanto al etanol, es menos polar que el agua. Para el azúcar, espero que el efecto dependa mucho de las interacciones azúcar-azúcar. Dado que depende de la proximidad de dos moléculas en solución, eso significa que esperaría que el cambio de tensión superficial sea una función de segundo orden de la concentración de azúcar.
MSalters