Hola, te doy la bienvenida a una nueva videolección de este MOOC de introducción a la ingeniería gastronómica. Como ya has de saber, existen alimentos que se encuentran en estado vítreo como, por ejemplo, el caramelo. Para que el alimento llegue al estado vítreo debe haber una transición pero, ¿en qué momento y bajo qué condiciones ocurre esta transición? Eso es parte de lo que veremos en esta videolección que tiene por objetivo comprender el fenómeno de la transición vítrea, comprender la relación entre el estado de un material y su temperatura, e introducir el concepto de temperatura de transición vítrea. En términos específicos, a lo largo de esta lección revisaremos el estado de la materia durante la transición vítrea, la temperatura a la que ocurre la transición y el efecto que tiene el agua en esta transición. Ya sabes que a partir de una solución o fundente, es posible alcanzar el estado vítreo en función de la rapidez del secado o del enfriamiento, respectivamente. Este estado puede cambiar al aumentar la temperatura o la humedad, llegando a un estado que se llama gomoso. Este estado tiene una movilidad restringida, pero menor que en el estado vítreo. Con el tiempo y las condiciones adecuadas, el alimento en estado gomoso puede tener tiempo de ordenarse y llegar a alcanzar un estado cristalino, estable y de equilibrio, el cual, a través de hidratación o calentamiento, podría llegar nuevamente a un estado fundido o diluido. Los alimentos reales están rara vez en equilibrio y, consecuentemente, cambian en el tiempo. Las matrices en alimentos secos o semisecos se pueden presentar en los tres estados, vítreo, gomoso y cristalino, en los cuales el contenido de agua y la tasa de enfriamiento son variables críticas para definir en cuál de ellos se encontrará. Para explicar los conceptos relacionados a los fenómenos que se tratan en esta videolección, utilizaré el siguiente gráfico. En él, tenemos temperatura del alimento versus un parámetro que denominaremos módulo. Como ya te hemos explicado anteriormente, este no es un curso de ingeniería, por lo que no entraremos a describir la teoría que hay detrás de este tipo de parámetros, pero te podemos decir que puede representar diferentes propiedades del alimento que se pueden relacionar a variables, como por ejemplo, su viscosidad, que define la resistencia que pone un material a fluir. Supongamos que tenemos un alimento fundido a una alta temperatura, el cual puede tener baja viscosidad y, por ende, una capacidad importante de fluir. En la medida que vamos disminuyendo su temperatura, el material se vuelve cada vez más viscoso, motivo por el cual cada vez se ve más impedido en el movimiento. Es así como el material se puede volver gomoso y, en la medida que continúa el enfriamiento, se vuelve cada vez más inmóvil y, finalmente, llegar a tal punto de aumento de viscosidad que se ve impedido de fluir. En este punto se ha alcanzado el estado vítreo. Existe un rango de temperaturas en la que la transición al estado vítreo ocurre y se denomina temperatura de transición vítrea o "T sub g". El estado vítreo se caracteriza por la temperatura de transición vítrea, así como la fusión tiene una temperatura distintiva. Eso sí, en el caso de la transición vítrea, "T sub g" no se puede medir con precisión, pues dado su carácter de transición, tiene una temperatura de inicio y una temperatura de término. Cada material tiene su propio rango de "T sub g" distintiva. Dado que "Tg" caracteriza la transición vítrea, si el alimento se encuentra a una temperatura que es menor que "Tg", como es el caso que te mostramos en este gráfico, entonces el alimento se encontrará en estado vítreo. Por otra parte, si la temperatura del alimento se encuentra por sobre su temperatura de transición vítrea, entonces no se encontrará el estado vítreo y tendrá más libertad de movimiento, encontrándose en un estado gomoso o, incluso, fundido o diluido en función de cuán alta sea la temperatura y la humedad. Para determinar "Tg" de forma precisa se requiere de equipos sofisticados y una adecuada interpretación de los resultados pues, como ya te mencioné, ocurre sobre un rango de temperaturas, es decir, tiene un inicio y un final. Existen diferentes instrumentos para medir la temperatura de transición vítrea. Una de ellas es la calorimetría diferencial de barrido o "DSC". La calorimetría diferencial de barrido es una técnica que se utiliza para estudiar los cambios térmicos que ocurren en un alimento, y es capaz de detectar las temperaturas a los cuales los materiales sufren cambios de estado y de fase. El "DSC" es un instrumento que se encuentra en laboratorios especializados, pero es bueno que sepas que es posible hacer mediciones a través de técnicas estandarizadas. "T sub g" es un parámetro fundamental para los alimentos de baja humedad y es esencial para determinar su estabilidad estructural, su textura y su reactividad química, pues entrega información acerca de las condiciones en las que el alimento se encuentra en un estado inmovilizado. Al estar en estado vítreo, un alimento tendrá una estructura rígida, minimizando su colapso, como sucede en los cereales de desayuno o en los alimentos liofilizados. En cuanto a la textura, un alimento en estado vítreo se puede percibir como crujiente, como sucede por ejemplo en los "chips" de papas fritas. La reactividad química en alimentos en estado vítreo se ve minimizada, pues al estar inmovilizado el sistema hay un impedimento para que los reactivos puedan interactuar. El agua actúa como plastificante, permitiendo que la matriz se vuelva gomosa. Este efecto plastificante se debe a que sus moléculas ocupan posiciones entre las moléculas del material y trabajan como una especie de lubricante, permitiendo un movimiento más libre. La presencia de agua aumenta, entonces, el espacio libre entre las moléculas del material, permitiendo así a las moléculas moverse y reordenarse, como se representa en esta figura, con que el agua podría llevar a un sistema en estado vítreo a uno en estado gomoso. El efecto del agua se traduce en una modificación a la temperatura de transición vítrea, pues a medida que el alimento absorbe más agua, su temperatura de transición vítrea disminuye. En este gráfico se representa cómo se comporta la temperatura de transición vítrea con respecto a la humedad del alimento. A combinaciones de temperatura y humedad que se encuentran bajo esta curva, el alimento se encontrará en estado vítreo. En cambio, si se encuentra sobre esta curva, se comportará como gomoso. Recuerda que, pese a no ser un estado de equilibrio, el hecho de estar en estado vítreo es un sinónimo de estabilidad química y física, por lo que querríamos almacenar nuestros alimentos secos a temperaturas menores que su "Tg" para que sean estables. Supongamos que conocemos la temperatura a la que se encuentra un alimento, y que la representamos en rojo en este gráfico. Supongamos también que conocemos la humedad del alimento, que representamos en este gráfico como "X sub 1". Según el gráfico para esta humedad, su "Tg" estaría dada por la que indicamos como "T sub g 1". Dado que el alimento se encuentra a una temperatura menor que la transición vítrea para este nivel de humedad, entonces el alimento se encontrará en estado vítreo. Un alimento que podría encontrarse en esta situación podrían ser las hojuelas para el desayuno, recién salidas de su envase, crujientes y muy firmes. Supongamos ahora que se mantiene la temperatura del alimento, pero que le agregamos leche a esa misma temperatura. Los cereales absorberán agua de la leche y aumentarán su humedad, supongamos que hasta el nivel "X sub 2" indicado en el gráfico. Al ajustarse la humedad, disminuirá la "Tg", lo que queda representado por "Tg sub 2". Como puedes ver en esta situación, "Tg" es menor que la temperatura del alimento, lo que indica que éste se encontrará en un estado gomoso. Es por esto que los cereales se ablandan al contacto con la leche. El proceso, eso sí, no es instantáneo, por lo que mientras antes que los comas, más crujientes estarán. Un ejemplo muy interesante, pero de un área diferente de los alimentos, es lo que sucede con los materiales de "PVC", como este tubo y esta manguera. Y te quiero preguntar si sabes, ¿qué es lo que los hace tan diferentes si están compuestos del mismo material? Para responder esta pregunta, veamos este gráfico en el que tenemos la relación entre el "T sub g" del "PVC" y el contenido de un producto que actúa como plastificante. Como puedes observar, a una temperatura de 20 grados Celsius, en el caso del tubo, el nivel de plastificante utilizado es bajo, por lo que su "T sub g" es mayor que 20 grados Celsius, lo que implica que tiene un comportamiento rígido. La manguera, en cambio, tiene un mayor contenido de plastificante, suficiente como para que la temperatura de transición vítrea disminuya hasta llegar a ser menor que la temperatura de 20 grados Celsius, motivo por el cual se vuelve flexible. Esto mismo es lo que sucede en los alimentos pero, en su caso, el plastificante es el agua. Volviendo a la importancia de "T sub g", su relación con las condiciones del proceso de un alimento es crítico, pues cuando se trata del secado, se debe asegurar que la humedad baje a niveles por debajo de la temperatura de transición vítrea, a una velocidad suficientemente alta para que se alcance el estado vítreo y, así, la estabilidad estructural. En el caso de un proceso de enfriamiento rápido, se debe asegurar que la temperatura baje lo suficiente como para llegar a estar por debajo de la transición vítrea, y así se llega a su estabilidad estructural. Veamos qué has aprendido a través del siguiente cuestionario. Para cerrar podemos mencionar que en esta videolección revisamos los posibles estados de la materia durante la transición vítrea, el concepto de transición vítrea y revisamos el efecto plastificante del agua en los alimentos. A modo de conclusión, podemos decir que la temperatura de transición vítrea es un parámetro relevante que permite comprender en qué estado se encuentra un alimento que se enfrenta a ciertas condiciones de temperatura y humedad, lo que va a definir su estabilidad y textura. Espero que esta videolección te haya sido de utilidad. Nos vemos.
