Fig. 1. Resultado al batir crema 

LA CIENCIA DE LA CREMA BATIDA Y FLUIDOS NO NEWTONIANOS

¿Qué necesitamos?

• Crema para batir (muy fría)
• Contenedor de metal ó de vidrio frío
• Batidora manual, ó eléctrica

 

Fig. 2. Material

Procedimiento:

• Vertemos la crema para batir en el contenedor de metal ó de vidrio.
• Con nuestra batidora, batimos hasta obtener una consistencia más rígida.
• Continuamos batiendo hasta que se formen ''picos'' al retirar las aspas (alrededor de 3 minutos).

Fig. 3. Batidora manual 

¿Porque a partir de un líquido (crema), obtenemos un sólido (crema batida)?

Para que esto se pueda llevar a cabo, la crema tiene que tener al menos un 30% de grasa de leche. Estas pequeñas moléculas de grasa, están en un principio cubiertas con una película delgada de proteínas. Al batir la crema, introducimos millones de pequeñas moléculas de aire en el líquido; al mismo tiempo el batir de las aspas rompen la protección externa de proteínas, dejando al descubierto los glóbulos de grasa, lo cual permite que se puedan adherir las moléculas de grasa a las de aire, como se muestra en la siguiente figura.

Fig. 4. Glóbulos de grasa enracimados alrededor de una burbuja de aire.

 

La crema batida que hemos obtenido se trata de un sistema coloidal, el cual esta formado por dos fases: fase dispersante (en este caso la crema para batir), y una fase dispersa (el aire que introdujimos). i.e. a partir de un liquido más un gas, pudimos obtener un sólido.

Este tipo de sistemas coloidales se llaman espumas, pero no son los únicos, otro tipo de sistemas coloidales son: Emulsiones (ej. mayonesa), Aerosoles (ej. Aceite en aerosol), y geles (ej. gelatina).

Fig. 5. Ejemplos de sistemas coloidales.

La crema para batir, y otros sistemas coloidales, ej. mayonesa, necesitan que se les aplique una fuerza (en este caso con la batidora) para que espesen (aumenten su viscosidad), y pasen de líquido a sólido.

Figura 6. Batidora

¿Cómo se llama este comportamiento?

Algunos de los fluidos más conocidos, como el agua, ó el aire, fluyen de igual forma sin importar la cantidad de fuerza que se les aplique, estos "fluidos normales" se llaman fluidos Newtonianos. Todos los demás "fluidos raros" se llaman fluidos No Newtonianos. Un fluido no Newtoniano es aquél cuya viscosidad (resistencia a fluir) varía con el gradiente de tensión que se le aplica. Es decir, al aplicar fuerza sobre este (digamos que le pegas, lo agitas, etc.), hace que actúe como un sólido, o en algunos casos lo opuesto, puede fluir con más facilidad. 

Veamos los 4 tipos de fluidos no Newtonianos:
 

 

Comportamiento	Descripción	Ejemplo
Seudoplástico	La viscosidad disminuye al aumentar la tensión	Cátsup
Dilatante	La viscosidad aumenta al aumentar la tensión	Almidón de maíz en agua
Reopéctico	La viscosidad aumenta al aumentar la tensión con el tiempo	Crema para batir
Tixotrópico	La viscosidad disminuye al disminuir la tensión con el tiempo	Miel

Tabla 1. Tipos de fluidos no Newtonianos.

 

 

Seudoplásticos y Dilatantes:

Estos pueden fluir con mayor ó menor facilidad, al aplicarles fuerza en un solo instante de tiempo.

• Seudoplásticos: Un ejemplo es la cátsup, al golpear la botella (con la fuerza suficiente), esta disminuye su viscosidad y se vuelve mil veces más líquida de lo que era antes. En el video 1 en la sección de referencias te explican muy bien su comportamiento.

Fig. 7. Seudoplástico


 

• Dilatantes: Un ejemplo es una mezcla de almidón de maíz en agua (en ingles se conoce como oobleck), este puede ser líquido si los sostienes en un tu mano, pero también puede ser sólido si se le aplica una fuerza, por ejemplo golpearlo violentamente, exprimirlo, ó caminar sobre el. Por ejemplo en el video 2 la gente camina en una alberca de "oobleck".

Reopécticos y trixotópicos

En estos dos casos, no basta con aplicarles un fuerza repentina, en un solo instante de tiempo, para que aumenten o disminuyan su viscosidad, la fuerza tiene que ser sostenida cierto tiempo.

• Reopéctico: Un ejemplo es la crema para batir, como ya se mencionó anteriormente, se le tiene que aplicar una fuerza para que aumente su viscosidad, pero esta tiene que ser sostenida cierto tiempo, en este ejemplo, alrededor de 3 minutos para que espese.

• Trixotrópico: Al contrario de los fluidos reopécticos, si se les aplica una fuerza sostenida, estos fluyen mejor; si dejas miel en un frasco mucho tiempo, en la superficie se va a volver más espesa, pero, si esta la agitas cierto tiempo, fluye con más facilidad.

Fig. 8. Fluido trixotópico.

 

 

¿Dudas ó sugerencias? No dudes en contactarnos! :) Contacto: cienciaenlacocinaunam@gmail.com

Escrito por: Rebecca Barrales Hassan

 

 

Referencias: 

Imagen glóbulos de grasa enracimados:
observationalgastrophysics.blogspot.com

Procedimiento:
http://www.hometrainingtools.com/a/homemade-whipped-cream

Fluidos no Newtonianos:
Physics for animators, Bousquet M., Ed. Crc Press, 2001.

Física de la crema batida:
Fluid dynamics for physicists, Faber T., Ed. Cambridge University Press, 1995.

Viscocidad:
http://www.edinformatics.com/math_science/what_is_viscosity.htm

Tabla de tipos de fluidos no Newtonianos:
http://sciencelearn.org.nz/Science-Stories/Strange-Liquids/Non-Newtonian-fluids

Tipos de fluidos no Newtonianos:
http://www.mathscareers.org.uk/article/non-newtonian-fluids/
 
Video 1: ¿Por qué la cátsup es tan difícil de servir?

 

Video 2: Caminando sobre una alberca de "oobleck"