Caracterización Reológica de la Goma Xantana: Influencia de los Iones Metálicos Univalentes y Trivalentes y de la Temperatura en Experimentos Dinámicos

Rheological Characterization of Xanthan Gum: Influence from Univalent and Trivalent Metallic Ions and From the Temperature in Dynamic Experiments

Las propiedades reológicas dinámicas de las soluciones acuosas de goma xantana con y sin adición de NaCl o Al₂(SO₄)₃.18H₂O se midieron en un reómetro de deformación controlada aplicando ciclos de calentamiento y enfriamiento. El tiempo de relajación terminal disminuyó al aumentar la temperatura. Este tiempo aumentó con la adición de 0,5 wt. (%) de sal, pero disminuyó cuando se añadió 1 wt. (%). Durante el calentamiento se produjo un cambio conformacional a 51 °C y al enfriarse se observaron dos estructuras entre 86 y 47 °C y por debajo de 47 °C. Cuando se añadió sal no se produjo ningún cambio conformacional durante el calentamiento, pero las dos estructuras volvieron a aparecer durante el enfriamiento, aunque a diferentes rangos de temperatura.

INTRODUCCIÓN

La goma xantana es un polisacárido de alto peso molecular producido por la cepa Xanthomonas campestris. Debido a sus propiedades reológicas únicas, este polisacárido se utiliza ampliamente como agente suspensor, espesante, emulsificador y estabilizador en la industria alimentaria[1-3], así como en la industria del petróleo como agente de recuperación[4-7]. La goma xantana es un polielectrolito cuyas propiedades y estructura molecular en solución se ven modificadas por fuerzas iónicas[8,9].

En soluciones acuosas, por ejemplo, al calentarse entre 27 y 86 °C, la goma xantana experimenta un cambio conformacional desde una estructura parcialmente helicoidal hacia una conformación desordenada. Por otro lado, al enfriarse entre 86 y 32 °C, la macromolécula pasa de una conformación ordenada a la formación de una red. Cuando se añade NaCl, el cambio conformacional es diferente: al calentarse entre 30 y 86 °C, solo está presente una configuración de hélice organizada. Sin embargo, al enfriarse entre 86 y 35 °C, el cambio conformacional comienza desde una hélice organizada hacia hélices fracturadas con formación de redes[8,10-12].

Las propiedades reológicas dinámicas de las soluciones de goma xantana han sido estudiadas por otros autores para determinar los efectos de la concentración y la temperatura en su estructura conformacional[13-16]. Estos estudios se centran en la dependencia de la concentración de la cadena principal en función de la concentración de sal, el recocido y las asociaciones intermoleculares. El presente trabajo se enfoca en regímenes de concentraciones moderadas de 0,5 y 1% en peso de goma xantana, con y sin la adición de 0,3 a 1% en peso de NaCl o Al2(SO4)3·18H2O, donde las soluciones son homogéneas e isotrópicas[12].