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al latte al cioccolato: come le emulsioni Ramsden stanno cambiando l'industria alimentar
Nel settore alimentare, la stabilità delle emulsioni è fondamentale per migliorare la qualità e il valore di mercato dei prodotti. Le emulsioni Ramsden, note anche come emulsioni Pickering, hanno rivoluzionato in modo significativo la produzione e la formulazione di molti prodotti alimentari attraverso l'uso di particelle solide. Questo articolo esplorerà le proprietà delle emulsioni Ramsden e le loro importanti applicazioni nell'industria alimentare.
Il concetto di emulsioni di Ramsden risale al 1903, quando Walter Ramsden osservò per la prima volta il fenomeno e S.U. Pickering descrisse ulteriormente la forma dell'emulsione nel 1907.
La caratteristica speciale delle emulsioni Ramsden è che riescono a stabilizzare meglio le miscele di acqua e olio, grazie all'aggiunta di particelle solide. Queste particelle possono adsorbirsi all'interfaccia acqua-olio, impedendo così la coalescenza di piccole goccioline di olio, il che può migliorare ulteriormente la stabilità dell'emulsione. Tali emulsioni possono presentarsi sotto forma di olio in acqua o acqua in olio, ma esistono anche sistemi più complessi come le emulsioni acqua in acqua e olio in olio.
Gli studi hanno dimostrato che le proprietà delle particelle, come l'idrofobicità, la forma, le dimensioni, nonché la concentrazione dell'elettrolita della fase continua e il rapporto in volume delle due fasi, possono influenzare la stabilità dell'emulsione.
Quando olio e acqua vengono miscelati, senza l'aggiunta di alcuno stabilizzante, le goccioline di olio si fonderanno da sole a causa della riduzione di energia. Tuttavia, quando aggiungiamo particelle solide, queste si adsorbono all'interfaccia ed evitano questo processo di fusione. Le caratteristiche dell'angolo di contatto di queste particelle riflettono la loro idrofobicità. Se l'angolo di contatto della particella è basso, la maggior parte della particella verrà bagnata dalla gocciolina, rendendo difficile impedire la fusione delle goccioline. Nelle applicazioni pratiche, la stabilità è ottimale quando l'angolo di contatto è di circa 90°.
Nell'industria alimentare, la forma più comune di emulsione di Ramsden è l'emulsione acqua in olio, poiché la maggior parte delle particelle organiche sono idrofile. Ad esempio, il latte omogeneizzato è un'emulsione stabile secondo Ramsden, le cui proteine del latte (caseina) sono in grado di adsorbirsi sulla superficie dei globuli di grasso del latte e di agire come tensioattivi, sostituendo così le membrane dei globuli di grasso del latte che vengono danneggiate durante il processo di omogeneizzazione. Oltre al latte, anche prodotti come il cioccolato magro, i condimenti per insalata e la margarina possono utilizzare le emulsioni Ramsden nelle loro formulazioni per migliorarne la stabilità.
Con la crescente attenzione rivolta alle problematiche ambientali, sanitarie e di costo, la ricerca sulle emulsioni Ramsden ha fatto rapidi progressi, soprattutto negli ultimi 20 anni.
Col tempo, i ricercatori hanno scoperto che le nanoparticelle sintetiche, le cui dimensioni e composizione potevano essere controllate con precisione, potevano fungere da stabilizzanti per le emulsioni di Ramsden. Tuttavia, di recente, anche le particelle organiche naturali hanno attirato sempre più attenzione grazie ai loro progressi in termini di economicità e biodegradabilità e alla loro derivazione da risorse rinnovabili. I risultati aprono la strada a soluzioni più ecologiche nella produzione alimentare.
Inoltre, le emulsioni Ramsden eccellono in applicazioni quali la stimolazione di petrolio e gas e il trattamento delle acque. Alcune emulsioni Ramsden rimangono stabili anche in condizioni gastriche e mostrano resistenza alla lipolisi gastrica anomala, il che le rende potenzialmente utili nei sistemi di somministrazione orale e per aumentare il senso di sazietà.
Vale la pena notare che l'uso di "particelle di Giano" anfifiliche, particelle idrofobiche da un lato e idrofile dall'altro, aiuta anche a migliorare la stabilità delle emulsioni di Ramsden.
Queste particelle Janus hanno un'energia di adsorbimento più elevata sull'interfaccia liquido-liquido, migliorando così la stabilità complessiva dell'emulsione. Allo stesso modo, le particelle di lattice possono essere stabilizzate tramite Ramsden e formare infine un guscio o una capsula permeabile, chiamata guscio colloidale. Le goccioline delle emulsioni di Ramsden sono adatte anche come modelli per microcapsule, formando capsule impermeabili all'acqua. Inoltre, questa forma di intrappolamento può essere applicata anche alle emulsioni acqua in acqua (vale a dire dispersioni di soluzioni polimeriche acquose separate in fase) e il processo può anche essere reversibile. Tuttavia, le microbolle stabili di Ramsden presentano buone prospettive di applicazione anche negli agenti di contrasto per ultrasuoni.
Con ulteriori ricerche e applicazioni dell'emulsione Ramsden, il suo impatto sull'industria alimentare diventerà solo più profondo. In quale direzione si svilupperà la produzione alimentare in futuro?
