Goma de guar - Guar gum
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| Identificadores | |
|---|---|
| ChemSpider | |
| Tarjeta de información ECHA |
100.029.567 
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| Número e | E412 (espesantes, ...) |
| UNII | |
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Tablero CompTox ( EPA )
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| Propiedades | |
| Densidad | 0,8-1,0 g / ml a 25 ° C |
| Acidez (p K a ) | 5-7 |
| Farmacología | |
| A10BX01 ( QUIÉN ) | |
| Riesgos | |
| Ficha de datos de seguridad | MSDS |
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Salvo que se indique lo contrario, los datos se proporcionan para materiales en su estado estándar (a 25 ° C [77 ° F], 100 kPa). |
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 verificar ( ¿qué es ?)
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| Referencias de Infobox | |
La goma guar , también llamada guaran , es un polisacárido de galactomanano extraído de las semillas de guar que tiene propiedades espesantes y estabilizantes útiles en alimentos, piensos y aplicaciones industriales. Las semillas de guar se descascaran, hidratan, muelen y tamizan mecánicamente según la aplicación. Por lo general, se produce como un polvo blanquecino que fluye libremente.
Producción y comercio
El grano de guar se cultiva principalmente en India , Pakistán , Estados Unidos , Australia y África . India produce entre 2,5 y 3 millones de toneladas de guar anualmente, lo que la convierte en el mayor productor, con aproximadamente el 65% de la producción mundial. En India, Rajasthan , Gujarat y Haryana son las principales regiones productoras, y Jodhpur , Sri Ganganagar y Hanumangarh en Rajasthan y Pakistán con el segundo productor más grande con el 25% de la goma guar. En Pakistán es el principal mercado comercial de guar. Estados Unidos ha producido de 4.600 a 14.000 toneladas de guar durante los últimos 5 años. La superficie cultivada en Texas desde 1999 ha fluctuado de aproximadamente 7,000 a 50,000 acres. La producción mundial de goma guar y sus derivados es de aproximadamente 1,0 millones de toneladas. La goma guar no alimentaria representa aproximadamente el 40% de la demanda total.
Propiedades
Composición química
Químicamente, la goma de guar es una exo- polisacárido compuesto por el azúcares galactosa y manosa . La columna vertebral es una cadena lineal de residuos de manosa con enlaces β 1,4 a los que los residuos de galactosa están unidos a 1,6 en cada segundo manosa, formando ramas laterales cortas. La goma guar tiene la capacidad de soportar temperaturas de 80 ° C (176 ° F) durante cinco minutos.
Solubilidad y viscosidad.
La goma guar es más soluble que la goma de algarrobo debido a sus ramificaciones extra de galactosa . A diferencia de la goma de algarrobo, no es autogelificante. Tanto el bórax como el calcio pueden reticular la goma guar y hacer que se gelifique . En agua, es no iónico e hidrocoloidal . No se ve afectado por la fuerza iónica o el pH , pero se degradará a un pH y temperatura extremos (por ejemplo, pH 3 a 50 ° C). Permanece estable en solución en un rango de pH de 5-7. Los ácidos fuertes provocan hidrólisis y pérdida de viscosidad y los álcalis en concentraciones fuertes también tienden a reducir la viscosidad. Es insoluble en la mayoría de los solventes de hidrocarburos. La viscosidad obtenida depende del tiempo, la temperatura, la concentración, el pH, la velocidad de agitación y el tamaño de partícula de la goma en polvo utilizada. Cuanto menor sea la temperatura, menor será la velocidad a la que aumenta la viscosidad y menor la viscosidad final. Por encima de 80 °, la viscosidad final se reduce ligeramente. Los polvos de guar más finos se hinchan más rápidamente que la goma en polvo gruesa de partículas de mayor tamaño.
La goma guar muestra una clara meseta de bajo cizallamiento en la curva de flujo y se adelgaza fuertemente por cizallamiento. La reología de la goma guar es típica de un polímero en espiral aleatorio. No muestra las viscosidades de meseta de cizallamiento muy altas que se observan con cadenas de polímeros más rígidas, como la goma xantana. Es muy tixotrópico por encima del 1% de concentración, pero por debajo del 0,3%, la tixotropía es leve. La goma guar muestra una sinergia de viscosidad con la goma xantano . Las mezclas de goma guar y caseína micelar pueden ser ligeramente tixotrópicas si se forma un sistema bifásico.
Espesamiento
Uno de los usos de la goma guar es un agente espesante en alimentos y medicamentos para humanos y animales. Debido a que no contiene gluten, se utiliza como aditivo para reemplazar la harina de trigo en productos horneados. : 41 Se ha demostrado que es beneficioso para la salud. Se ha demostrado que reduce el colesterol sérico y los niveles de glucosa en sangre. Se han visto beneficios adicionales en los esfuerzos por perder peso donde, cuando se ingiere, sus propiedades de absorción de agua hacen que se hinche en el estómago y provoque una sensación de "saciedad" antes.
La goma guar también es económica. Debido a que tiene casi ocho veces la capacidad de espesar el agua de otros agentes (por ejemplo, almidón de maíz ), solo se necesita una pequeña cantidad para producir suficiente viscosidad . Debido a que se requiere menos, los costos se reducen.
Además de los efectos de la goma guar sobre la viscosidad, su alta capacidad para fluir o deformarse le confiere propiedades reológicas favorables . Forma geles frágiles cuando se reticula con boro. Se utiliza en varias formulaciones multifase para la fracturación hidráulica, en algunas como emulsionante porque ayuda a evitar que las gotas de aceite se coaleszcan y en otras como estabilizador para ayudar a evitar que las partículas sólidas se asienten y / o se separen.
El fracking implica el bombeo de fluidos cargados de arena a un yacimiento de petróleo o gas natural a alta presión y caudal. Esto agrieta la roca del yacimiento y luego abre las grietas. El agua sola es demasiado fina para ser eficaz para transportar arena de apuntalante, por lo que la goma guar es uno de los ingredientes que se agregan para espesar la mezcla de lechada y mejorar su capacidad para transportar apuntalante. Hay varias propiedades que son importantes 1. Tixotrópico: el líquido debe ser tixotrópico, lo que significa que debe gelificarse en unas pocas horas. 2. Gelificante y Desgelificante: La viscosidad deseada cambia en el transcurso de unas pocas horas. Cuando se mezcla la lechada de fracking, debe ser lo suficientemente delgada para que sea más fácil de bombear. Luego, a medida que fluye por la tubería, el líquido necesita gelificarse para sostener el apuntalante e inundarlo profundamente en las fracturas. Después de ese proceso, el gel tiene que descomponerse para que sea posible recuperar el fluido de fracking pero dejar el apuntalante atrás. Esto requiere un proceso químico que produce y luego rompe la reticulación del gel a una velocidad predecible. Guar + boro + productos químicos patentados pueden lograr ambos objetivos a la vez.
Crecimiento de cristales de hielo
La goma guar retarda el crecimiento de los cristales de hielo al ralentizar la transferencia de masa a través de la interfaz sólido / líquido. Muestra buena estabilidad durante los ciclos de congelación-descongelación. Por tanto, se utiliza en helados sin huevo. La goma guar tiene efectos sinérgicos con la goma de algarrobo y el alginato de sodio . Puede ser sinérgico con el xantano : junto con la goma xantana, produce un producto más espeso (0,5% goma guar / 0,35% goma xantana), que se utiliza en aplicaciones como sopas, que no requieren resultados claros.
La goma guar es un hidrocoloide, por lo que es útil para hacer pastas espesas sin formar un gel y para mantener el agua unida en una salsa o emulsión. La goma guar se puede utilizar para espesar líquidos fríos y calientes, para hacer geles calientes, espumas ligeras y como estabilizador de emulsión. La goma guar se puede utilizar para quesos frescos, cuajada, yogur, salsas, sopas y postres helados. La goma guar también es una buena fuente de fibra con un 80% de fibra dietética soluble en peso seco.
Calificación
La goma guar se analiza para
| Prueba | Método de prueba | Prueba | Método de prueba |
|---|---|---|---|
| Color | TP / 09 | Residuo insoluble en ácido | TP / 115 |
| Viscosidad | TP / 10/04 | Contenido gordo | TP / 18 |
| Granulación (malla) | TP / 21 | Contenido de cenizas | TP / 12 |
| Humedad, pH | TP / 1 y TP / 29 | Contenido de goma de mascar | TP / 03 |
| Proteína | TP / 05 | Metales pesados | TP / 13 |
| Cenizas insolubles | TP / 11 | Filtrabilidad | TP / 20A |
Los estándares de polvo de goma guar son:
- Código HS - 130232 30
- No CAS: 9000-30-0
- CEE No .- E 412
- BT No.- 1302 3290
- EINECS . - 232-536-8
- Código Imco - Inofensivo
Proceso de manufactura
Dependiendo de los requisitos del producto final, se utilizan varias técnicas de procesamiento. La producción comercial de goma guar normalmente utiliza tostado, atrición diferencial, tamizado y pulido. La goma guar de grado alimenticio se fabrica en etapas. La selección de la división de guar es importante en este proceso. La división se tamiza para limpiarla y luego se remoja para prehidratarla en una batidora de doble cono. La etapa de prehidratación es muy importante porque determina la tasa de hidratación del producto final. Las fracturas empapadas, que tienen un contenido de humedad razonablemente alto, se pasan a través de una máquina de escamas. La división de guar en copos se muele y luego se seca. El polvo se tamiza a través de cribas giratorias para entregar el tamaño de partícula requerido. Las partículas de gran tamaño se reciclan a la tubería principal ultrafina o se vuelven a triturar en una planta de remolido separada, de acuerdo con el requisito de viscosidad.
Esta etapa ayuda a reducir la carga en la amoladora. Las fracturas empapadas son difíciles de moler. El triturado directo de los mismos genera más calor en el triturador, lo cual no se desea en el proceso, ya que reduce la hidratación del producto. Mediante el proceso de calentamiento, trituración y pulido, la cáscara se separa de las mitades del endospermo y se obtiene la división de guar refinada. A través del proceso de molienda adicional, la división de guar refinada se trata y se convierte en polvo. El proceso de fabricación dividida produce cáscara y germen llamado “harina de guar”, ampliamente vendida en el mercado internacional como alimento para ganado. Es rico en proteínas y contiene aceite y albuminoides, alrededor del 50% en germen y alrededor del 25% en cáscaras. La calidad del polvo de goma guar de grado alimenticio se define por su tamaño de partícula, tasa de hidratación y contenido microbiano.
Los fabricantes definen diferentes grados y calidades de goma guar según el tamaño de partícula, la viscosidad generada con una concentración determinada y la velocidad a la que se desarrolla esa viscosidad. Las gomas guar de malla gruesa típicamente, pero no siempre, desarrollarán viscosidad más lentamente. Pueden alcanzar una viscosidad razonablemente alta, pero tardarán más en alcanzarse. Por otro lado, se dispersarán mejor que la malla fina, en igualdad de condiciones. Una malla más fina, como una malla 200 , requiere más esfuerzo para disolverse. Las formas modificadas de goma guar están disponibles comercialmente, incluyendo guar hidropropílico, catiónico y modificado con enzima.
Aplicaciones industriales
- Industria textil: encolado , acabado e impresión
- Industria del papel : formación de hojas mejorada, plegado y superficie más densa para la impresión
- Industria de explosivos : como agente impermeabilizante mezclado con nitrato de amonio , nitroglicerina , etc.
- Industria farmacéutica : como aglutinante o desintegrador en tabletas; ingrediente principal en algunos laxantes formadores de masa
- Industrias de cosméticos y artículos de tocador: espesante en pastas dentales , acondicionador en champús (generalmente en una versión modificada químicamente)
- Las industrias de extracción de gas y petróleo de esquisto de fracturación hidráulica consumen alrededor del 90% de la goma guar producida en India y Pakistán.
Los fluidos de fracturamiento normalmente constan de muchos aditivos que tienen dos propósitos principales, en primer lugar, mejorar la creación de fracturas y la capacidad de transporte de apuntalante y, en segundo lugar, minimizar el daño a la formación. Entre los aditivos que ayudan a la creación de fracturas se encuentran viscosificantes, como polímeros y agentes de reticulación, estabilizadores de temperatura, agentes de control del pH y materiales para el control de la pérdida de fluidos. El daño a la formación se minimiza mediante la incorporación de rompedores, biocidas y tensioactivos. Los agentes gelificantes más apropiados son polisacáridos lineales, tales como goma guar, celulosa y sus derivados.
Se prefieren las gomas de guar como espesantes para mejorar la recuperación de aceite (EOR). La goma guar y sus derivados representan la mayoría de los fluidos de fracturación gelificados. El guar es más soluble en agua que otras gomas y también es un mejor emulsionante, porque tiene más ramificaciones de galactosa. La goma guar muestra una alta viscosidad de bajo cizallamiento, pero es muy adelgazante por cizallamiento. Al ser no iónico, no se ve afectado por la fuerza iónica o el pH, pero se degradará a un pH bajo a una temperatura moderada (pH 3 a 50 ° C). Los derivados de guar demuestran estabilidad en ambientes de alta temperatura y pH. El uso de guar permite lograr viscosidades excepcionalmente altas, lo que mejora la capacidad del líquido de fractura para transportar apuntalante. El guar se hidrata con bastante rapidez en agua fría para dar soluciones pseudoplásticas altamente viscosas de, generalmente, mayor viscosidad de cizallamiento bajo que otros hidrocoloides. Los sólidos coloidales presentes en el guar hacen que los fluidos sean más eficientes al crear menos torta de filtración. La conductividad del paquete de apuntalante se mantiene utilizando un fluido que tiene un excelente control de la pérdida de fluido, como los sólidos coloidales presentes en la goma guar.
El guar tiene hasta ocho veces el poder espesante del almidón. La derivatización de la goma guar conduce a cambios sutiles en las propiedades, como la disminución de los enlaces de hidrógeno, el aumento de la solubilidad en la mezcla de agua y alcohol y una mejor compatibilidad con los electrolitos. Estos cambios en las propiedades dan como resultado un mayor uso en diferentes campos, como la impresión textil, los explosivos y las aplicaciones de fracturación de aceite y agua.
Guar reticulante
Las moléculas de guar tienen una tendencia a agregarse durante el proceso de fracturación hidráulica, principalmente debido al enlace de hidrógeno intermolecular. Estos agregados son perjudiciales para la recuperación de petróleo porque obstruyen las fracturas y restringen el flujo de petróleo. La reticulación de las cadenas de polímero de guar previene la agregación mediante la formación de complejos de metal-hidroxilo. Los primeros geles de guar reticulados se desarrollaron a finales de los sesenta. Se han utilizado varios aditivos metálicos para la reticulación, entre ellos se encuentran el cromo, el aluminio, el antimonio, el circonio y el más utilizado, el boro. El boro, en forma de B (OH) 4, reacciona con los grupos hidroxilo del polímero en un proceso de dos pasos para unir dos hebras de polímero para formar complejos de bis-diol.
Complejo de 1,2 diol 1: 1 y complejo de 1,3 diol 1: 1, colocan el ion borato cargado negativamente en la cadena del polímero como un grupo colgante. El ácido bórico en sí no parece formar complejos con el polímero, de modo que todo el boro unido está cargado negativamente. La forma primaria de reticulación puede deberse a la asociación iónica entre el complejo de borato aniónico y los cationes adsorbidos en la segunda cadena de polímero. El desarrollo de geles reticulados fue un gran avance en la tecnología de fluidos de fracturación. La viscosidad se mejora al unir las hebras de bajo peso molecular, produciendo efectivamente hebras de mayor peso molecular y una estructura rígida. Los agentes de reticulación se agregan a las suspensiones de polisacáridos lineales para proporcionar un mayor rendimiento de transporte de apuntalante, en relación con los geles lineales.
Se necesitan concentraciones más bajas de agentes gelificantes de guar cuando las cadenas de guar lineales están reticuladas. Se ha determinado que las concentraciones reducidas de guar proporcionan roturas mejores y más completas en una fractura. La descomposición del gel de guar reticulado después del proceso de fracturación restaura la permeabilidad de la formación y permite un mayor flujo de producción de productos derivados del petróleo.
- Minería
- Hidrosiembra : formación de "pegajosidad de guar" con semillas
- Instituciones médicas, especialmente hogares de ancianos , que se utilizan para espesar líquidos y alimentos para pacientes con disfagia.
- Industria de retardantes de fuego : como espesante en Phos-Chek
- Industria de nanopartículas : para producir nanopartículas de plata u oro, o desarrollar mecanismos innovadores de administración de medicamentos para medicamentos en la industria farmacéutica.
Aplicaciones alimentarias
El mercado más grande de goma guar se encuentra en la industria alimentaria . En los EE. UU., Se establecen diferentes porcentajes para su concentración permitida en diversas aplicaciones alimentarias. En Europa, la goma guar tiene el código de aditivo alimentario de la UE E412. La goma xantana y la goma guar son las gomas más utilizadas en recetas y productos sin gluten.
Las aplicaciones incluyen:
- En productos horneados , aumenta el rendimiento de la masa , brinda mayor elasticidad y mejora la textura y la vida útil; en rellenos de hojaldre , evita el "lloro" ( sinéresis ) del agua en el relleno, manteniendo la corteza de hojaldre crujiente. Se utiliza principalmente en recetas hipoalergénicas que utilizan diferentes tipos de harinas integrales. Debido a que la consistencia de estas harinas permite el escape del gas liberado por la levadura, se necesita goma guar para mejorar el espesor de estas harinas, permitiéndoles elevarse como lo haría una harina normal.
- En los productos lácteos , espesa la leche , el yogur , el kéfir y los productos de queso líquido , y ayuda a mantener la homogeneidad y la textura de los helados y sorbetes . Se utiliza para fines similares en leches vegetales .
- Para la carne , funciona como aglutinante.
- En condimentos , mejora la estabilidad y apariencia de aderezos para ensaladas , salsas barbacoa , condimentos, ketchup y otros.
- En la sopa enlatada, se utiliza como espesante y estabilizador.
- También se usa en sopas secas, avena instantánea, postres dulces, pescado enlatado en salsa, alimentos congelados y alimentos para animales.
- La FDA ha prohibido la goma guar como píldora para bajar de peso debido a informes de que la sustancia se hincha y obstruye los intestinos y el esófago.
Efectos nutricionales y medicinales
La goma guar, como fibra soluble en agua , actúa como un laxante formador de masa . Varios estudios han encontrado que reduce los niveles de colesterol . Se cree que estas disminuciones son una función de su alto contenido de fibra soluble.
Además, su baja digestibilidad permite su uso en recetas como relleno, lo que puede ayudar a proporcionar saciedad o ralentizar la digestión de una comida, reduciendo así el índice glucémico de esa comida. A fines de la década de 1980, la goma guar se usó y se promocionó fuertemente en varios medicamentos para bajar de peso. La Administración de Drogas y Alimentos de EE. UU. Finalmente los retiró debido a informes de bloqueo esofágico por ingesta insuficiente de líquidos, después de que una sola marca provocara la hospitalización de al menos 10 usuarios y la muerte. Por esta razón, la goma guar ya no está aprobada para su uso en medicamentos de venta libre para bajar de peso en los Estados Unidos, aunque esta restricción no se aplica a los suplementos. Además, un metaanálisis encontró que los suplementos de goma guar no eran efectivos para reducir el peso corporal.
Los compuestos a base de guar , como el hidroxipropil guar , se han encontrado en lágrimas artificiales para tratar el ojo seco .
Alergias
Algunos estudios han encontrado una sensibilidad alérgica a la goma guar desarrollada en unas pocas personas que trabajan en un entorno industrial donde estaban presentes concentraciones de la sustancia en el aire. En aquellos afectados por la inhalación de partículas en el aire, las reacciones adversas comunes fueron rinitis ocupacional y asma.
Contaminación por dioxinas
En julio de 2007, la Comisión Europea emitió una advertencia sanitaria a sus estados miembros después de que se detectaran altos niveles de dioxinas en un aditivo alimentario, la goma guar, que se utiliza como espesante en pequeñas cantidades en carnes, lácteos, postres o productos delicatessen. La fuente se remonta a la goma guar de la India que estaba contaminada con pentaclorofenol , un pesticida que ya no se usa. El PCP contiene dioxinas como contaminación. Las dioxinas dañan el sistema inmunológico humano.