sábado, 11 de fevereiro de 2012

T48. The Science of Ketchup by Fredric M. Menger, Emory University, USA

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Ketchup (also spelled catsup) is a widely used tomato sauce with a pleasing taste and a wonderfully smooth “mouth-feel”. Perhaps some of you have been annoyed when the ketchup was too thick to flow out of its bottle. It was necessary to agitate the ketchup either by shaking the bottle or by inserting a knife into the bottle. The ketchup would then begin to flow but, once flowing, it would continue to do so without further problem. What could be going on here?
The secret lies in a small amount (1%) of a food additive called “xanthan gum”. Xantham gum (produced by a particular bacterium that grows on corn sugar) is a string of sugars all linked together. Xanthan molecules are long rigid rods with negative charge that organize in the ketchup as a network shown in the diagram below. Since water is trapped within the network, the water cannot flow freely, and the ketchup has a high viscosity. When the ketchup is agitated, the xanthan network is broken, and all the components of the ketchup, including the xanthan, flow in one direction. This ability of a thick fluid to become more fluid when shaken or stressed is called “thixotropy”.
Thixotropy also plays a role in the operation of the Space Pen developed to solve the problem that an ordinary ball point pen does not work in space. This is because there is no gravity in a space capsule to pull the ink toward the ballpoint. It is possible to pressurize the ink cartridge so that gravity is not needed, but then one runs the risk that the pressure will cause the pen to leak ink at inappropriate times. The Space Pen, invented by Paul C. Fisher, uses a thixotropic ink under pressurized gas. When the pen is not in use, the ink is too thick to leak out. But when the pen is in use, the rolling ball causes the adjacent ink to become sufficiently fluid for writing purposes. A less glamorous, but cheaper, solution to this space problem would be to use a pencil.


A Ciência do Ketchup por Fredric M. Menger, Emory University, EUA
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Ketchup (também chamado catchup) é um molho de tomate muito utilizado com um sabor agradável e com um gosto maravilhosamente suave. Talvez alguns de vocês podem ter se irritado quando o ketchup é muito grosso e dificulta o fluxo para fora da garrafa. É necessário agitar o ketchup, quer por agitação do frasco ou através da inserção de uma faca dentro da garrafa. O ketchup, então, começa a fluir, mas, uma vez que flui, continua a fazê-lo sem mais problemas. O que poderia estar acontecendo aqui?
O segredo está em uma pequena quantidade (1%) de um aditivo alimentar chamado "goma xantana". A goma xantana (produzida por uma bactéria especial, que cresce em amido de milho) é uma cadeia de açúcares ligadas entre si. As moléculas de xantana são varas rígidas e compridas com carga negativa que se organizam no ketchup como uma rede, mostrada no diagrama abaixo. Como a água fica presa na rede, a água não pode fluir livremente e, o ketchup tem uma alta viscosidade. Quando o ketchup é agitado, a rede de xantanas é quebrada e, todos os componentes do ketchup, incluindo a xantana, fluem em uma direcção. Esta capacidade de um líquido espesso de se tornar mais fluido quando agitado ou estressado é chamada de "tixotropia".

A tixotropia também desempenha um papel no funcionamento da Caneta Espacial, desenvolvida para resolver o problema de que uma caneta comum (de ponta de bola) não funciona no espaço. Isto é porque não há gravidade numa cápsula espacial para puxar a tinta para a ponta da caneta. É possível pressurizar o cartucho de tinta, de modo que a gravidade não seja necessária, porém, corre-se o risco de que a pressão irá fazer com que a caneta de tinta vaze em momentos inadequados. A Caneta Espacial, inventada por Paul C. Fisher, usa uma tinta tixotrópica sob gás pressurizado. Quando a caneta não está em uso, a tinta é demasiada espessa para vazar. Mas, quando a caneta está em uso, a bola rolante faz com que a tinta adjacente torne-se suficientemente fluída para escrever. Uma solução menos glamorosa, mas mais econômica, para este problema espacial seria usar um lápis.

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