Agente espessante

 Nota: Não confundir com Separação gravimétrica.

Um agente espessante, também chamado de espessante ou agente de espessamento, é uma substância capaz de aumentar a viscosidade de um líquido. Espessantes comestíveis são frequentemente usados para dar consistência a molhos, sopas e pudins. Também são empregados em tintas de revestimento e de impressão, explosivos e cosméticos.

Os espessantes também podem melhorar a suspensão de outros ingredientes ou a estabilidade de emulsões, aumentando a estabilidade do produto. Seu uso costuma ser regulamentado quando são empregados como aditivos alimentares ou ingredientes de cosméticos e produtos de higiene pessoal. Alguns espessantes são agentes gelificantes, ou gelificantes, que formam um gel. Nesse sistema, uma rede tridimensional de polímeros ou partículas coloidais se estende por todo o volume e retém a fase líquida. Outros atuam como aditivos mecânicos tixotrópicos, cujas partículas se aderem ou se entrelaçam e oferecem resistência à deformação.

Os espessantes também podem ser usados quando uma condição médica, como a disfagia, dificulta a deglutição. Algumas pessoas com esse problema podem se beneficiar de líquidos espessados, embora as evidências de benefício clínico sejam limitadas.

Muitos outros ingredientes alimentares são usados como espessantes, geralmente nas etapas finais do preparo de determinados pratos. Esses ingredientes têm sabor próprio e nem sempre apresentam grande estabilidade, o que limita seu emprego como espessantes de uso geral. Ainda assim, são amplamente utilizados por sua praticidade e eficácia.

A adequação de cada espessante a uma aplicação depende de diferenças de sabor, transparência e comportamento diante das condições químicas e físicas. Amidos de araruta, milho e tapioca não se comportam da mesma forma diante do aquecimento, da acidez ou do congelamento. A escolha também depende de o amido ser nativo ou modificado e das condições de preparo. A estabilidade da goma guar em meio ácido depende tanto do pH quanto da temperatura e do tempo de exposição. Condições suficientemente ácidas podem provocar sua degradação e reduzir a viscosidade.

Funcionamento

Em dispersões aquosas de gomas, as longas cadeias dos polímeros dificultam o movimento umas das outras à medida que sua concentração aumenta. O entrelaçamento das cadeias restringe o escoamento e eleva a viscosidade. O resultado depende da concentração e das condições do meio, como temperatura, pH e agitação.

Espessar, gelificar e estabilizar são funções distintas, embora uma mesma substância possa cumprir mais de uma delas em uma formulação.

Tipos

Os espessantes alimentares frequentemente têm como base polissacarídeos, como amidos, gomas vegetais e pectina, ou proteínas.

Na culinária

Muitos espessantes exigem cuidados adicionais durante o preparo. Os amidos nativos normalmente precisam ser aquecidos em água para que seus grânulos inchem e ocorra a gelatinização. Um aquecimento insuficiente pode deixar a preparação pouco espessa e com gosto de amido cru. Alguns amidos perdem viscosidade quando submetidos a aquecimento prolongado ou a agitação intensa. Depois do resfriamento ou durante o armazenamento, a reorganização das cadeias do amido, chamada de retrogradação, pode alterar a textura e favorecer a separação de água. Preparações espessas também exigem cuidado para não queimar durante o cozimento.

Como alternativa à adição de mais espessante, uma receita pode prever a redução do teor de água por meio de cozimento prolongado em fogo brando. Em geral, é preferível acrescentar o espessante com cautela. Quando a preparação fica espessa demais, é possível adicionar água, mas isso pode prejudicar seu sabor e sua textura.

A modificação da consistência dos alimentos pode fazer parte do manejo de dificuldades de mastigação e deglutição. Em pessoas com disfagia, líquidos espessados podem reduzir a entrada de material nas vias respiratórias durante exames de deglutição. Isso não garante a prevenção de engasgo ou de pneumonia por aspiração. A consistência apropriada depende da avaliação da deglutição, das necessidades de hidratação e da aceitação do paciente.

Em um ensaio clínico com pessoas com demência ou doença de Parkinson, não houve conclusão definitiva sobre a superioridade dos líquidos espessados em relação à ingestão de líquidos não espessados com o queixo inclinado para baixo na prevenção de pneumonia. O grupo que recebeu líquidos espessados apresentou mais episódios de desidratação. Em pacientes hospitalizados com doença de Alzheimer ou outras demências e disfagia, um estudo observacional de 2024 não encontrou diferença na mortalidade hospitalar entre os grupos que receberam líquidos espessados ou não espessados. Esse resultado não permite estabelecer o efeito causal do espessamento.

O preparo também precisa produzir consistências repetíveis. Em um experimento com 23 fonoaudiólogos habituados a espessar líquidos, a viscosidade variou entre preparações feitas pela mesma pessoa e entre participantes, mesmo quando procuravam reproduzir uma consistência equivalente.

Agentes mecânicos e tixotrópicos

A sílica pirogênica e produtos semelhantes formam agregados microscópicos que se associam em uma rede tridimensional no líquido. Sob esforço mecânico, essa rede pode se desfazer ou se reorganizar, reduzindo a viscosidade. Em repouso, pode voltar a se formar. Esse comportamento é não newtoniano. A pseudoplasticidade corresponde à diminuição da viscosidade com o aumento da taxa de cisalhamento, enquanto a tixotropia envolve uma diminuição dependente do tempo sob cisalhamento e a recuperação da estrutura em repouso. Esses aditivos são úteis porque pequenas quantidades podem produzir um aumento considerável de viscosidade.

O dióxido de silício amorfo também é autorizado como aditivo alimentar nos Estados Unidos, dentro de condições específicas de uso. Essa autorização não se aplica indistintamente a qualquer produto industrial à base de sílica. A sílica também é empregada em cosméticos. Outros materiais particulados, como sílica precipitada, talco e giz finamente divididos, podem contribuir para a viscosidade e o corpo de uma mistura. O efeito depende das características das partículas e da formulação.

O uso de um agente espessante é distinto do espessamento por cisalhamento, comportamento em que a viscosidade aumenta com a taxa de cisalhamento. Esse comportamento ocorre, por exemplo, em suspensões concentradas de amido de milho em água.

Cosméticos

Os espessantes empregados em cosméticos e produtos de higiene pessoal incluem polietilenoglicol e seus derivados, polímeros sintéticos, como os carbômeros, à base de ácido poliacrílico, e gomas vegetais. Alguns espessantes também atuam como estabilizantes ao contribuir para a manutenção de uma emulsão. Certos emolientes, como a vaselina, e diversas ceras também podem contribuir para a consistência de formulações cosméticas.

Os carbômeros são polieletrólitos, polímeros com grupos ionizáveis. A ionização desses grupos e a presença de sais alteram o intumescimento das partículas do polímero e, com isso, as propriedades reológicas da dispersão.

Em certas formulações de xampus, o cloreto de sódio ajusta a viscosidade ao modificar as interações entre as micelas dos tensioativos. A adição de sal pode favorecer o crescimento e o entrelaçamento dessas estruturas, tornando o produto mais viscoso. Esse efeito tem um limite: depois de uma concentração que depende da formulação, mais sal pode reduzir a viscosidade. A relação entre concentração de sal e viscosidade é chamada de curva de sal.

Farmácia

Polímeros espessantes também são usados como excipientes em medicamentos. A hipromelose, ou HPMC, é um derivado de celulose empregado em matrizes de comprimidos de liberação controlada. Ao se hidratar, forma uma camada de gel que regula a saída do fármaco por difusão e pela erosão da matriz. O tipo e a concentração do polímero, sua viscosidade e a solubilidade do fármaco estão entre os fatores que determinam a velocidade de liberação.

Espessantes para tintas e impressão

Uma das principais aplicações dos espessantes está nas indústrias de tintas e de impressão, que utilizam modificadores de reologia para evitar a sedimentação dos pigmentos no fundo da embalagem e manter a uniformidade do produto. Esses aditivos são importantes em formulações à base de água e também influenciam o escorrimento e a aplicação da tinta. Pigmentos dispersos não devem ser confundidos com corantes solúveis: a tinta nanquim, por exemplo, contém partículas finas de pigmento preto em dispersão.

Os pigmentos e outras partículas adicionadas à formulação contribuem para a opacidade e para o acabamento, que pode variar de fosco a muito brilhante. O resultado depende da natureza, do tamanho e da dispersão das partículas, além das características da película formada. Partículas que produzem uma superfície microscopicamente irregular podem dispersar a luz e reduzir o brilho. Não há, porém, um tamanho de partícula único que separe todos os acabamentos foscos dos brilhantes.

Os espessantes associativos contêm grupos hidrofóbicos que interagem entre si e com partículas de látex, formando uma rede que restringe seu movimento. Entre eles estão os HASE, polímeros modificados com grupos hidrofóbicos e fornecidos em emulsões solúveis ou intumescíveis em meio alcalino, e os HEUR, poliuretanos hidrofobicamente modificados à base de óxido de etileno. Nos HASE, o espessamento combina intumescimento dependente do pH e associação entre grupos hidrofóbicos. Nos HEUR, polímeros não iônicos, predomina a formação da rede associativa.

Entre os materiais usados para modificar a reologia estão:

• Polímeros sintéticos formulados como modificadores reológicos, como determinados poliuretanos e polímeros acrílicos. Esses aditivos não devem ser confundidos com os polímeros de látex que formam a película da tinta. A função depende da estrutura e da formulação.
• PVA, o álcool polivinílico, que não deve ser confundido com o acetato de polivinila usado em adesivos, como colas para madeira. O PVA já polimerizado pode formar redes por interação com boratos. Trata-se de reticulação das cadeias existentes, dependente das condições do meio, e não de polimerização de monômeros dentro da tinta. Durante a mistura e a dispersão dos pigmentos, a agitação deve manter a homogeneidade, mas também pode incorporar ar. Por isso, são usados aditivos antiespumantes para controlar as bolhas, tanto na fabricação quanto na aplicação. O problema não é exclusivo de formulações com PVA: o tempo de mistura, o cisalhamento e a composição influenciam a formação e a estabilidade da espuma em diversos sistemas.
• Argilas, como a atapulgita, a bentonita e outras argilas que contêm montmorillonita. Podem ser fornecidas em pós finos, e sua dispersão e compatibilidade com os demais ingredientes determinam o efeito reológico. A atapulgita pode formar uma rede coloidal que mantém partículas suspensas e reduz a separação de líquido. Essas argilas também encontram aplicações na construção, em produtos farmacêuticos e em cosméticos, como produtos capilares e máscaras faciais.
• Derivados de celulose, como CMC, hidroxietilcelulose, ou HEC, e HPMC. São macromoléculas de celulose modificadas quimicamente, nas quais parte das hidroxilas é funcionalizada com grupos como carboximetila, hidroxietila ou hidroxipropila. O grau de substituição e a massa molecular influenciam a viscosidade da solução em uma dada concentração. O aumento da concentração também tende a elevar a viscosidade.
• Gomas, como guar, xantana, derivados de celulose, goma de alfarroba e goma-arábica.
• Polissacarídeos, como carragenina, pululano, glucomanan de konjac e alginatos, frequentemente classificados como hidrocoloides. As propriedades variam conforme o tipo e o grau do produto. A carragenina kappa forma géis fortes na presença de potássio, enquanto a iota também gelifica, sobretudo na presença de cálcio. A carragenina lambda, por sua vez, atua como espessante sem formar gel.
• Proteínas, como caseína, colágeno e, em certas formulações, albumina. Composições à base de colágeno modificado também foram estudadas como espessantes para tintas de impressão têxtil.
• Óleo de rícino modificado. Esse óleo possui grupos hidroxila, além de ligações duplas, o que permite produzir derivados com diferentes propriedades. Entre as aplicações desses derivados estão os aditivos tixotrópicos. A BASF, por exemplo, oferece modificadores reológicos à base de óleo de rícino.

Outros aditivos podem alterar o escoamento ou a estabilidade de uma tinta sem atuar como espessantes. É o caso de sulfonatos como os lignossulfonatos, usados como dispersantes de pigmentos, inclusive na forma de sais de sódio ou de cálcio. Também há aditivos à base de silicone empregados como antiespumantes.

A concentração necessária varia conforme o aditivo, o meio líquido e as propriedades desejadas. Pequenas quantidades podem ser suficientes para alterar a viscosidade, mas não há uma faixa de concentração única aplicável a todos os modificadores reológicos.

Petroquímica

No combate a derramamentos de petróleo, solidificantes são usados para imobilizar o óleo em uma massa sólida ou semissólida que possa ser recolhida. Sua aplicação depende do tipo de óleo, da mistura com o produto e da possibilidade de recuperar o material depois. O óleo solidificado não recolhido pode permanecer no ambiente por mais tempo.

Agentes gelificantes também são estudados para essa finalidade. Em experimentos de laboratório, moléculas derivadas de açúcares gelificaram seletivamente a fase oleosa de misturas de óleo e água.

Compostos espessantes para combustíveis incendiários

Combustíveis empregados em dispositivos incendiários podem ser espessados com sabões metálicos ou polímeros. Nas formulações originais de napalm, o espessante era um sabão de alumínio derivado de ácidos orgânicos, entre eles ácidos graxos. Também foram pesquisados géis à base de borracha natural. Algumas formulações posteriores, como o napalm-B, empregam poliestireno como espessante.

Ver também

• Mucilagem, substância vegetal com propriedades viscosas e gelificantes
• Tíner, solvente usado para reduzir a viscosidade de tintas
• Pseudoplasticidade, diminuição da viscosidade com o aumento da taxa de cisalhamento
• Fluido não newtoniano, fluido cujo comportamento de escoamento não segue a lei da viscosidade de Newton

Referências

Ligações externas

O Commons possui uma categoria com imagens e outros ficheiros sobre Agente espessante

• Cook's Thesaurus: espessantes à base de amido (em inglês)

• Portal da química
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