El dióxido de titanio, TiO 2 (E171) debe ser reemplazado, ya que su aceptación pública como aditivo alimentario ha disminuido constantemente en los últimos años y los grupos de consumidores cuestionan su necesidad tecnológica como pigmento blanqueador en los alimentos.
Roland Beck de la empresa Döhler ofreció muchas respuestas interesantes para la Industria de Alimentos y Bebidas.
¿Por qué se cuestiona el TiO 2 (E171)?
La naturalidad del dióxido de titanio está siendo cuestionada debido al proceso químico sintético utilizado para producir un pigmento blanco a partir de un mineral negro (ilmenita).
Además, se están planteando preguntas sobre la proporción a escala nanométrica en el grado alimenticio E171 y existen crecientes reservas de los consumidores acerca de la introducción de una cadena sintética inorgánica completamente insoluble.
¿Por qué se ha utilizado el dióxido de titanio como aditivo alimentario?
Tiene un gran poder blanqueador único y la inercia química del TiO 2 lo convirtieron en un pigmento blanqueador indiscutible, no solo utilizado en la industria alimentaria, sino también en la fabricación de papel, pinturas, yeso y procesamiento de plástico.
¿Qué hace que el TiO 2 sea único como pigmento blanqueador?
El índice de refracción inusualmente alto, el tamaño de partícula pequeño y el poder blanqueador casi matricial.
¿Cuáles son los requisitos del mercado para una alternativa al TiO independiente?
- Efecto blanqueador en una amplia gama de matrices alimentarias
- Temperatura, pH, estabilidad de almacenamiento
- Inercia frente a otros ingredientes como vitaminas, sabores o colores
- Sin impacto sensorial no deseado
- Costo aceptable en uso
- Reconocida naturalidad del producto y del proceso de fabricación
Una solución científica al problema
La apariencia del blanco es un fenómeno óptico basado en la reflexión de la luz, descubierta hace más de 200 años por Augustin Jean Fresnel, y también la dispersión de la luz que fue brillantemente descrito hace más de 100 años por Gustav Mie, vinculando el llamado parámetro de tamaño y el índice de refracción relativo de una partícula en una matriz dada a la sección transversal de dispersión.
Aproximadamente 50 años más tarde, cuando las computadoras se volvieron capaces de calcular los resultados de las ecuaciones de Mie, Weber transformó la ecuación básica y obtuvo una fórmula fácilmente calculable que relaciona el diámetro óptimo de partícula del poder de dispersión máximo con los índices de refracción del pigmento blanqueador y la matriz en que se dispersa el pigmento.
En la Figura se representan los tamaños óptimos de partículas de varios productos de blanqueamiento, que en principio son materiales de calidad alimentaria, en relación con las propiedades ópticas de la matriz.
El dióxido de titanio casi no muestra variación dependiente de la matriz del tamaño de partícula óptimo, mientras que todos los demás productos blanqueadores, es decir, carbonato de magnesio, carbonato de calcio, sulfato de calcio, almidón o emulsiones de nubes de bebidas, muestran un efecto de matriz sustancial.
Cuanto menor sea el contraste óptico, es decir, cuanto menor sea la diferencia de los índices de refracción del agente blanqueador y la matriz (nD y nB), mayor será el tamaño de partícula óptimo.
¿Cuáles son las consecuencias prácticas de estas consideraciones teóricas sobre los requisitos de propiedades tecnológicas de los pigmentos blanqueadores?
En la Figura pueden ver el efecto de blanqueamiento relativo de los tamaños de partícula óptimos de 4 de estos productos y el fosfato tricálcico se representa en diferentes matrices y se compara con TiO2, que se establece arbitrariamente en 1 para una mejor comparación.
Un producto blanqueador que muestra su efecto blanqueador en una superficie expuesto al aire, como en el revestimiento en sartén o el blanqueamiento de una mezcla de polvo, se puede lograr con casi cualquier material con un índice de refracción que va desde el almidón (nP = 1,52) hasta el carbonato de magnesio (nP = 1,70), siempre que se tenga el tamaño de partícula óptimo apropiado.
Para aplicaciones en bebidas acuosas, dietéticas o totalmente azucaradas, el índice de refracción del agente blanqueador ya tiene un efecto más pronunciado porque el contraste óptico en el medio de la bebida se vuelve más pequeño.
En los caramelos duros, que tienen un índice de refracción de la matriz cercano al del almidón, sería necesario dosificar el almidón más de 50 veces en comparación con el TiO2 para lograr un efecto blanqueador comparable, siempre que se obtenga un producto con el tamaño de partícula óptimo de aproximadamente 15 µm.
La dosificación no es realista y el tamaño de partícula de 15 µm sería inaceptable debido al efecto sensorial negativo. Por otro lado, el almidón se ha utilizado para panear porque la dosis teórica requerida es solo 4,5 veces la de TiO2 con un tamaño de partícula óptimo de 0,5 µm.
El almidón de arroz, uno de los almidones más pequeños disponibles comercialmente, tiene un rango de partículas de 3 a 8 µm, con un máximo de alrededor de 5 µm, que es casi una magnitud mayor que el tamaño de partícula óptimo para blanquear con un carbohidrato, lo que da como resultado solo alrededor de 1/5 de el máximo efecto blanqueador.
Por lo tanto, se requieren de 20 a 25 veces más de almidón de arroz en el paneo para lograr un efecto blanqueador comparable al del TiO2.
¿Cómo responde el sulfato de calcio a las expectativas del mercado y de los consumidores?
El sulfato de calcio es un mineral natural que solo se procesa por medios físicos. Es poco soluble en agua, pero suficientemente soluble para disolverse en el tracto digestivo y servir además como fuente de calcio.
Su requisito de tamaño de partícula para el blanqueamiento es lo suficientemente grande como para dejar inequívocamente al sulfato de calcio fuera del rango de la legislación nano y la necesidad de registro de nuevos alimentos.
El impacto sensorial del sulfato de calcio es insignificante, lo que contrasta con el carbonato de calcio. El costo de uso del sulfato de calcio es el más bajo de todas las alternativas de TiO2 evaluadas hasta el momento, debido a sus requisitos prácticos de dosificación más bajos para lograr la misma blancura y su estructura básica de costos.
Döhler ha sido pionera y ha patentado el desarrollo del sulfato de calcio como producto blanqueador en muchas aplicaciones de alimentos y bebidas secas, y es un aditivo y suplemento aprobado en todas las principales regiones reguladoras como EFSA, FDA o JECF.
