Pregătirea soluțiilor cu gumă de xantan

Pentru a obține funcționalitatea optimă, guma xantan este hidratată corespunzător inainte de folosire. Hidratarea depinde de patru factori:

1. gradul de dispersie
2. viteza de agitare a solventului
3. compoziția solventului
4. dimensiunea particulelor.

Pentru a hidrata corect particulele de gumă trebuie să fie bine dispersate. Dispersie slabă duce la aglomerarea particulelor în timpul amestecării ceea ce duce la formarea de cocoloase, bucăți de gumă parțial umflate . Aceste aglomerari impiedica hidratarea completă și reduce funcționalitatea. În mod ideal, xantanul trebuie dispersat și hidratat în condiții de amestecare cu un mixer sau agitator mecanic cu viteza mare de amestecare.

Echipamente precum o moară coloidală, o pâlnie de dispersie sau o mixere cu paletă de mare viteză sunt toate potrivite pentru prepararea soluțiilor de gumă de xantan.

În cazul în care echipamentul de amestecare ideal nu este disponibil, alte ingrediente uscate, cum ar fi zahărul, amidonul sau sarea pot fi utilizate ca dispersanți pentru a ajuta la hidratarea gumei xantan. Amestecarea cu aceste materiale separă fizic particulele de guma xantan  și îmbunătățește dispersia. Un raport ideal de amestec este de aproximativ  10: 1 dispersant:xantan, dar se pot utiliza și rapoarte de 5: 1. Dispersia poate de asemenea să fie îmbunătățite prin separarea particulelor de gumă xantan cu non-solvenți precum alcool, glicerol sau uleiuri. Xantanul mai poate fi amestecat în lichid neapos și se toarnă în apă în timp ce se amestecă.

În unele aplicații, se poate utiliza o pasta stoc. Pastele cu gumă xantan au cel puțin 6% substanta solida. Adăugarea unui conservant, face ca păstrarea sa fie pe termen nelimitat la temperatura camerei. Când este necesar,  cantitatea de pastă necesara retetei poate fi cântărită într-un recipient echipat cu un agitator și apa de diluare se adăugată încet. Se recomandă adăugarea apă în pasta de stoc, deoarece invers are ca rezultat o dispersie și o hidratare slabe.

Cand pulberea uscată de guma xantan este dispersata corect, o soluție poate fi obținută în câteva minute. Concentrațiile de sare mai mari de 1 ± 2% în apă încetinesc hidratarea de gumei xantan și, prin urmare, se recomandă hidratarea gumei în absența excesului de sare. Odată hidratată, se poate adăuga sare până la 10 ± 20% fără efecte adverse.

Proprietatile solutiilor de xantan

Cunoașterea actuală a structurii și formulei chimice gumei de xantan explica multe dintre proprietățile unice ale soluției.

Soluțiile de gumă sunt foarte pseudoplastice.

Când tensiunea de forfecare este crescută, vâscozitatea este redusă progresiv, dar la îndepărtarea forfecării,   vâscozitatea initiala este recuperată aproape instantaneu. Acest comportament rezultă din capacitatea moleculelor de xantan, în soluție, de a forma agregate intermoleculare prin legături de hidrogen și formarea de structuri polimerice.

Efectul sărurilor asupra vâscozității

Cum afectează sărurile vâscozitatea? Depinde de concentrația de gumă de xantan în soluţie.

Sub aproximativ 0,25% concentrație de gumă, astfel de săruri monovalente cum ar fi  clorura de sodiu (sarea de bucatarie) determină o ușoară scădere a vâscozității. La solutiile concentrate de guma de xantan, vâscozitatea crește atunci când se adaugă sare. La  clorură de sodiu (sare de bucatarie) la o concentrație de aproximativ 0,1%, se atinge un platou de vâscozitate. Indiferent de concentrația de gumă și adăugarea suplimentară de sare are un efect redus asupra viscozitatii.

Sărurile metalice divalente, cum ar fi cele de calciu și magneziu, au un impact similar asupra vâscozității. Ionii trivalenți precum aluminiu favorizează gelificarea gumei  de xantan. Dezvoltarea unei soluții uniforme cu proprietati reologice optime , presupune existenta un anumit tip de sare; de obicei sărurile găsite în mod natural în apa de la robinet sunt suficiente pentru a genera aceste efecte.

Efectele pH-ului asupra vâscozității

Există două întrebări la care trebuie răspuns atunci când se ia în considerare efectul pH-ului dintr-o soluție de gumă de xantan.

1. Cum se modifică vâscozitatea în funcție de pH?
2. Cât de stabilă este vâscozitatea în funcție de timp la un anumit pH?

Prima poate fi considerată o chestiune de sensibilitate și a doua poate fi considerat o chestiune de stabilitate. Vâscozitatea soluției de xantan este sensibilă la pH dar foarte stabila. Soluțiile Xanthan prezintă o reducere progresivă a vâscozității sub aproximativ pH 4 (in mediu acid). Această reducere a vâscozității este cea mai evidentă la un nivel scăzut al concentratiei de guma xantan in soluție (concentrație de 0,5%).

Cu toate acestea, vâscozitatea este complet recuperată când aciditatea soluției este neutralizata. Deși vâscozitatea este sensibilă la modificările pH-ului sub pH 4,0, vâscozitatea soluției este extrem de stabilă in timp. De exemplu, la o amestecare constantă de intensitate mica, practic vâscozitatea este menținută intr-o soluție de guma xantan 0,3% peste 3 luni la pH 2.5 . În prezența majorității acizilor organici, stabilitatea este excelentă cu toate acestea, la temperaturi ridicate, hidroliza acidă a gumei xantan este accelerată și se va produce o reducere a vâscozității.

Efectul temperaturii asupra vâscozității

Soluțiile de gumă Xanthan sunt unice prin capacitatea lor de a-și păstra vâscozitatea până cand se atinge „temperatura de topire” definită. La această temperatură vâscozitatea scade brusc datorită schimbării reversibile a conformației moleculare . La concentrații de xantan până la aproximativ 0,3% în apa deionizata, tranziția termică are loc la aproximativ 40 ° C. Cu toate acestea, în prezența nivelurilor scăzute de sare, tipice celor utilizate în produsele alimentare, tranziția termică apare la temperaturi de peste 90 ° C

Compatibilitatea gumei de xantan

Alcool

În timp ce guma xantan nu se dizolvă direct în alcool, soluții de guma xantan sunt compatibile cu solutiile alcoolice. Pot fi formulate produse care conțin alcool  (etanol) până la 60% solvenți miscibili cu apa. Acest lucru îi permite utilizați ca agent de îngroșare în produsele pe bază de alcool, cum ar fi cocktail-uri lichioruri de ciocolată sau geluri dezinfectante pe baza de alcool.

Enzimele

Majoritatea hidrocoloizilor sunt degradati într-o oarecare măsură de enzimele prezente în mod normal în unele produse alimentare. Enzime întâlnite frecvent în sistemele alimentare, cum ar fi proteazele, celulazele, pectinazele și amilazele, totuși, nu degradează molecula de gumă xantan.. În practică, această rezistență este exploatată în alimente precum produsele cu ananas, sisteme pe bază de amidon, amestecuri de condimente și multe alte produse care conțin enzime active în care xantanul este capabil să menține o vâscozitate stabilă.

Interactiune dintre guma xantan si alte gume

O interacțiune sinergică are loc între guma de xantan și galactomanani cum ar fi guma  guar, guma locust, gumă cassia și tara și glucomananii precum guma konjac. Această interacțiune are ca rezultat o vâscozitate sau o gelificare sporită.