La
batidora, esa gran desconocida.
(Deshaciendo emulsiones).
(Deshaciendo emulsiones).
La
batidora, esa gran desconocida. (Deshaciendo emulsiones). |
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INTRODUCCIÓN.-
El proyecto de nuestro rincón para la 14ª edición de la Feria del año 2016 dentro del estand “La Ciencia no se jubila” será “La batidora, esa gran desconocida. (Deshaciendo emulsiones)”, y en él estudiaremos los principales tipos de batidoras empleadas a lo largo del tiempo para la obtención del aceite de oliva. Asimismo pretendemos realizar algunas experiencias para deshacer emulsiones y explicar el papel del talco en la extracción de aceite.
| Se
trata de demostrar el efecto del batido. |
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Empezando a construir nuestra batidora. Como podemos ver vamos a utilizar una jarra hervidora (para mantener la temperatura elevada), una lata de cerveza y un adaptador para que la lata pueda apoyarse de forma estable. |
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| En esta vista superior vemos la resistencia que tiene la jarra. Sobre esta resistencia deberemos colocar la lata en el interior de la cual se realizará el batido. Para salvar la altura de la resistencia deberemos construir un adaptador que se realizará en aluminio siguiendo el modelo que provisionalmente hemos realizado en porexpand de alta densidad. |  |
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Este es el adaptador. Se ha realizado con una placa de aluminio perforada para que el agua pueda circular entre la zona inferior en la que se encuentra la resistencia y la superior que contendrá la lata en la que se llevará a cabo el batido. En el centro se ha colocado un tornillo que tras cubrirse adecuadamente servirá de base al depósito de batido. |
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| Vista superior del adaptador colocado en la jarra. |  |
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| Adaptador acabado con la cubierta de ajuste. La cubierta se ha realizado con una arandela de goma de las que vienen en las tarrinas de CDs y una lámina de goma eva. Para pegarlas entre si y al soporte hemos empleado resina epoxi. Inicialmente empleamos pegamento instantáneo de cianocrilato, pero el resultado no fue satisfactorio debido a la poca resistencia de dicho pegamento al agua y a la temperatura (presenta problemas a partir de 70ºC). |  |
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| El depósito debe fijarse a la jarra con un adaptador, que hemos fabricado con porexpand de alta densidad, y una lámina que además de afianzar el depósito servirá de eje para el mecanismo de batido y permitirá que podamos ver el contenido durante el proceso.. |  |
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| Aquí tenemos todos los elementos interiores colocados en el orden que tendrán en el montaje definitivo. |  |
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| Y en esta imagen, colocados en el interior de la jarra. |  |
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Ahora deberemos fabricar las paletas para el interior de nuestra batidora. Tomaremos como modelo las que poseen las batidoras de aceite de laboratorio. |
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| En
primer lugar, prepararemos la estructura interior de las paletas, para
lo cual utilizaremos alambre trenzado. Cada paleta será fijada
al eje mediante un par de tuercas. |
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Ahora realizaremos las paletas propiamente dichas. Para ello revestiremos las estructuras de alambre con masilla epoxi. Consideramos la posibilidad de hacerlas con pasta de modelar, pero ante la duda de que soportaran el trabajo que deben realizar nos decidimos por este material mucho más estable y resistente. Ya sólo falta lijarlas para darle la forma definitiva y pintarlas adecuadamente. |
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En el fondo de la lata hemos pegado, con resina epoxi, una tuerca del tamaño adecuado para que sirva de alojamiento a la base del eje de paletas. Para evitar que el rozamiento pueda perforar la base, hemos colocado en el interior otra tuerca de pequeño tamaño sobre la que se apoyará el eje. En el extremo inferior del eje fijaremos una tuerca ciega para minimzar el rozamiento. Durante la feria se desprendió y tuvimos que reforzarlo con masilla epoxi, como puede verse en la miniatura inferior. |
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Una vez preparado el depósito de la batidora debemos ocuparnos del motor del mismo. Vamos a utilizar un extractor de cuarto de baño, al que dotaremos de un sistema adecuado de poleas para reducir la velocidad. |
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En
esta imagen pueden apreciarse mejor las poleas utilizadas. |
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Todo
está montado a falta de las placas de recubrimiento. Si pulsamos
sobre la miniatura podremos ver su funcionamiento. |
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Este es el aspecto final de nuestra batidora funcional. Como la jarra hervidora es de bastante potencia y podría sobrecalentarse, al estar confinada la resistencia más que en su uso normal, se nos ocuurrió emplear un pulsador en lugar de un interruptor para evitar accidentes ocasionados por despistes. Si pulsamos sobre la miniatura podremos ver su funcionamiento.
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| En esta actividad sólo se pretende comprobar el efecto de la batidora. Dispondremos de dos frascos uno con la pasta que se obtiene directamente del molino y otro después de estar un rato batiéndose. En el frasco de la izquierda, correspondiente a la pasta que se obtiene en el molino se aprecia como los huecos que quedan entre la pasta están llenos de aire, en cambio en el frasco de la batidora todo está lleno de aceite. |
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Como la pasta debe estar en perfectas condiciones para la celebración de la Feria en el mes de mayo, hemos congelado los frascos. En estas condiciones todavía se hace más evidente la diferencia, al aparecer el aceite cuajado como manteca. |
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Como nos sobró un poco de pasta batida, la añadimos a un segundo frasco de pasta sin batir, después de escurrirla. A pesar de todo se aprecia la diferencia entre la pasta añadida y la base sin batir, quedando la primera arriba y formándose un reguero de aceite que ocasiona un pequeño charquito en la parte inferior. Nota: Como en nuestra localidad ya se había acabado la molienda nos desplazamos hasta Archidona y en la S.C.A. La Purísima (Archidona) nos facilitaron amablemente la pasta.
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| Realizaremos tres maquetas de batidoras, dos antiguas (vertical y horizontal) y una actual. | ||
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Para construir la cubeta de nuestra maqueta emplearemos porexpand. En la imagen pueden verse las láminas de porexpand que emplearemos. Hemos pegado una lámina de porexpan de baja densidad (blanco) y dos de alta densidad (celeste) que formarán el revestimiento. En la imagen la lámina que formará el exterior de la cubeta ya se encuentra pegada a la lámina media. Además pueden verse la inferior y la interior en la que se han marcado cuadros simulando azulejos. |
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| Este es el aspecto de la cubeta tras el marcado y pintado con acrílicos. |  |
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Esta cubeta irá fijada a una base de madera para que los espárragos que sustentarán las paletas puedad afianzarse correctamente. Mediante barniz porcelánico para manualidades obtenemos el brillo característico de los azulejos que pretendemos imitar. |
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Para construir las paletas emplearemos cartón, espárragos de acero y dos láminas de aluminio. Comenzamos recortando el cartón y pegando las láminas sobre una estructura formada por un espárrago y tres alambres. Los alambres son necesarios para que una vez seca podamos dar la forma curva en el extremo característica de estas paletas. |
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| Las láminas de cartón deben sujetarse muy bien hasta que estén secas, ya que en caso contrario los alambres impedirían un pegado correcto. |  |
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| Ya tenemos las paletas secas, con la curva indicada anteriormente, y las láminas que nos servirán para el montaje debidamente agujereadas. |  |
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Montaje definitivo del sistema de paletas. A las paletas le hemos dado una imprimación con pintura de caucho para tapar las juntas y otras irregularidades. Ya sólo nos falta pintarlas con el acabado definitivo. |
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| Para que resulten más reales las paletas se han pintado con laca negra. |  |
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La batidora ya está prácticamente acabada. Inicialmente pensábamos que todo el sistema se moviera mediante algún mecanismo oculto, pero al final lo hemos simplificado en aras de un mejor funcionamiento.
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Estas batidoras eran depósitos cilíndricos de hierro con sistemas de palas helicoidales para el batido. Las más antiguas utilizaban la energía producida por los animales de tiro en el molino, que era transferida a la batidora mediante sistemas de poleas con cintas de cuero cosido. Dependiendo de la antiguedad podemos encontrar diferentes sistemas para la manipulación de la pasta. |
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Las latas de refrescos/cerveza son ideales para la fabricación de piezas cilíndricas. Las hay de acero y de aluminio. En este caso emplearemos una de aluminio que resulta más fácil de cortar, aunque en acero en los espesores empleados tampoco representan ninguna dificultad. En nuestra batidora funcional hemos empleado una de acero, ya que es más resistente a la deformación y en este caso tendrá mayor manipulación. Hemos realizado una compuerta cuyos bordes se han protegido con tubos y láminas de estaño para mejorar el acabado y prevenir posibles cortes. |
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| En esta imagen podemos ver la compuerta (fabricada en este caso con lámina de acero), las guías para la misma (que se han fabricado con goma eva) y los remates laterales en cartón pluma. Hemos empleafo cartón pluma porque es más resistente a la fricción que el porexpand ya que tienen que servir de soporte para el eje de las paletas y del cilindro. |  |
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| Para las paletas emplearemos lámina de aluminio obtenida de una lata de dicho material. Debemos cortar la lata, eliminarle la curvatura friccionándola sobre un borde, como puede verse en la imagen, cortar la chapa al ancho deseado y enrollarla sobre unh lápiz para ir adaptándola a su forma definitiva. |  |
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| Ahora cortaremos la paleta al tamaño adecuado, agujerearemos los extremos para fijarla al eje y procederemos a su fijación colocando un par de tuercas en cada extremo. |  |
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Aspecto de nuestra batidora después de la colocación de los elementos reseñados y de una primera mano de pintura. Hemos empleado esmalte en el interior y acrílica en el exterior, ya que los materiales empleados se alteran con los disolventes. |
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Una vez acabada la maquinaria, deberemos proceder a la fabricación del soporte para la misma. Emplearemos una base de aglomerado y porexpand de alta densidad para la estructura de soporte. |
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| Aqui podemos ver un montaje previo en el que observamos en primer término los casquillos que nos servirán para alojar el eje y los soportes laterales unidos en la zona posterior por un pequeño listóncillo de madera. |  |
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Aspecto casi definitivo de nuestra batidora horizontal. Sólo falta añadir un engranaje en la parte izquierda, que simulará el empleado para volcar la batidora, y algunos retoques de pintura. Para decorar la base se ha empleado goma eva marcada con un lápiz para simular las losetas. |
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Actualmente se emplean batidoras horizontales de dos o tres cuerpos, en las que la pasta circula de forma continua desde la superior hasta la inferior para finalmente acabar en el decanter. En estas batidoras las palas helicoidales han sido sustituidas por palas independientes cuya forma optimiza el batido. Asimismo están dotadas de sistemas de calefacción controlado para que la pasta se bata a temperaturas que no excedan los 40ºC, favoreciendo de esta forma que se obtengan aceites de calidad. Realmente sólo se puede utilizar la denominación de «extracción en frío» en aquellos aceites cuya temperatura de batido no supere los 27 ºC (Reglamento CE 1019/2002). |
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La
estructura básica la formarán tres láminas de porexpand
para las superficies horizontales, y dos de contrachapado para las verticales.
En este caso es mejor utilizar contrachapado que porexpand, ya que deberá
soportar los ejes de las palas. |
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Esta
imagen nos ha servido para la fabricación de nuestras palas planas. |
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Como
en el caso anterior hemos fabricado la estructura interna con alambre
trenzado para dar más resitencia, aunque como en este caso no van
a soportar ninguna carga hemos empleado barro de modelar para el acabado
de las mismas. En primer término vemos el aspecto final de una
paleta montada sobre un eje similar al que aparecerá en la maqueta. |
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Hemos decidido conservar dos palas helicoidales, además de las palas planas ya que, aunque actualmente casi han desaparecido, nos van a permitir apreciar mejor el sentido de desplaza-miento durante el funcionamiento de la batidora. Como la longitud de estas palas es mayor que la circunferencia de la lata hemos cortado una cinta siguiendo una linea helicoidal trazada sobre la superficie.
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Estas batidoras están fabricadas integramente con acero inoxidable, aunque externamente están lacadas, generalmente en gris y azul. Para simular el interior de acero hemos empleado tres materiales: lámina metalizada adhesiva para las piezas planas, cartulina metalizada para las curvas y pintura acrílica metalizada para las estructuras fijas. Para que la lámina adhesiva pegase al porexpand hemos tratado éste con un puente de unión que corresponde al recipiente de la izquierda. En las cubetas hemos empleado dos cartulinas metalizadas: una para el interior que se pliega sobre si misma en la zona posterior, y otra en el frente separada de la anterior por una lámina de porexpand en la zona anterior, que aparece cortada para facilitar la visión de las palas y para que pueda verse la estructura en doble pared entre las cuales circula agua para mantener la temperatura templada durante el batido. |
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| Para
evitar que la cartulina empleada en la fabricación de la cubeta
se deforme, hemos fabricado unas bandas plegando lámina de zinc. |
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En esta imagen podemos ver la mayor parte de las piezas antes de montar, ya que algunas de ellas no se podrán apreciar en la maqueta una vez acabada. |
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La
batidora ya está montada, quedando sólo el acabado de la
base y algunos detalles finales. |
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Vista
del frente y el lateral izquierdo en el que pueden verse las conexiones
existentes. |
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Vista del frente y el lateral derecho en el que pueden verse las estradas y salidas de la pasta. Para representar la pasta hemos utilizado perlita teñida. En el caso de la pasta batida hemos añadido resina epoxi teñida de amarillo para representar el aceite. |
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Vista
posterior que representa el aspecto que presentan estas batidoras con
las puertas cerradas. |
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| La mayonesa es posiblemente la emulsión más conocida por todos. En esencia es una suspensión estable de aceite en agua estabilizados con la lecitina de la yema de huevo. Las suspensiones estables de dos fluidos inmiscibles se denominan emulsiones. Referencias mayonesa:
En el caso de la extracción de aceite de oliva, la molienda destruye las membranas celulares, facilitando que las microgotas de aceite se agrupen en partículas de tamaño mayor. Como éstas están en contacto con el agua que contiene la aceituna y los restos del lavado de las mismas pueden producirse emulsiones que si bien no son tan estables como la mayonesa suponen un obstáculo para la extracción. El batido de la pàsta soluciona en gran medida este problema. Teniendo en cuenta todo lo anterior se nos ha ocurrido que una forma de explicar la función del batido sería deshacer una emulsión de todos conocida como la mayonesa. |
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| Inicialmente probamos con mayonesas comerciales utilizando talco e incluso añadiendo lejía para alcalinizar la mezcla y favorecer el proceso de desmezcla. Suponemos que los estabilizantes utilizados por la industria son tan potentes que prácticamenbte impiden que la mayonesa se pueda deshacer en sus ingredientes básicos. Empleando una mayonesa casera fabricada con huevo, aceite, vinagre y sal si lo hemos conseguido como puede verse en la imagen. |  |
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En
esta imagen superior vemos parte del aceite flotando sobre el resto aún
emulsionado. |
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| Nuestro objetivo está conseguido, aunque seguiremos intentando variantes para conseguir que la desmezcla se pueda realizar a menor temperatura. |  |
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| Transcurridas unas horas podemos ver el aceite, el resto de la emulsión, y el agua (añadida y constituyente de la mayonesa cortada) en la parte inferior. |  |
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| La presencia de vinagre, limón o cualquier otro ácido estabiliza la emulsión haciendo que las partículas se repelan más. La siguiente prueba consistirá en hacer una mayonesa sin ácido añadido. |  |
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| El
talco se emplea como coadyuvante tecnológico en la elaboración
de aceite de oliva virgen. Se mezcla en una cantidad variable (entre 0.5
y 3%) con la pasta del molino y permite mejorar el rendimiento. No se
incorpora al aceite, sino que se elimina en el alperujo. |
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El talco es un silicato perteneciente al grupo de los filosilicatos. En este grupo se incluyen silicatos con estructura hojosa, como las micas, las arcillas y otros. Es un mineral lipofílico
(es decir que presenta una gran capacidad para la adsorción de
aceite). Simplificando su mecanismo de actuación, podemos decir
que es de carácter físico (no aparecen enlaces entre el
aceite y el talco y por tanto el aceite permanece inalterado). Las microgotas
de aceite de las células se adsorben en la estructura del talco
y estas microgotas adheridas van uniéndose a otras formando gotas
mayores que finalmente se desprenden e |
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Pretendemos explicar el proceso estableciendo un paralelismo entre las microgotas que se adhieren a la estructura laminar del talco y la canalización de las gotas de una suspensión a través de una estructura de puntas paralelas como puede ser un peine. Dispondremos de dos frascos con aceite y agua, una esponja y un cilindro hueco de cartón. Colocaremos los frascos como muestra la imagen, los encajaremos en el cilindro y los agitaremos con el fin de que el aceite se mezcle con el agua. A continuación abriremos los frascos y "peinaremos" la superficie de uno de ellos. |
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Inicialmente pensábamos que lo más adecuado sería utilizar peines de paso fino, pero incluso con el más ancho que hemos encontrado se producía un arrastre completo de la masa de aceite obteniéndose un efecto contrario al esperado. Finalmente probamos con un tenedor y en este caso si obtuvimos el efecto deseado. En la Feria empleamos el peine de puas más separadas al que además eliminaremos una pua de cada dos. En la imagen puede observarse como el aceite "peinado" con el tenedor presenta una superficie lisa que implica que las gotas se han unido mioentras que el de la izquierda, sin "peinar", aparece con numerosas burbujas que aún no se han fusionado. |
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Referencias talco:
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Profesores implicados:
Juan Jiménez
Pérez
(Antiguo miembro del Grupo de Trabajo de Ciencias Naturales de Arahal-Paradas,
creador de los materiales originales)
y
Carlos Zamorano
Leal
(Antiguo coordinador del Proyecto Olivar y Escuela y actual Webmaster de esta
página).
