Producción de helado mejorada por ultrasonidos

La aplicación de ultrasonidos de potencia tiene varios efectos beneficiosos en la producción de helados de alta calidad. Las principales ventajas de la sonicación incluyen la reducción del tamaño de los cristales y la aceleración de la congelación en el helado. De este modo, la ultrasonicación mejora la calidad y la sensación del consumidor, al tiempo que reduce los costes de producción.

Efectos de los ultrasonidos en la fabricación de helados

La producción de helados implica un procesamiento sofisticado para obtener un producto alimenticio dulce de alta calidad que satisfaga las demandas de los clientes. Los elaborados pasos del proceso se deben principalmente a que el helado es uno de los alimentos más complejos: el helado es tanto una espuma como una emulsión. Contiene cristales de hielo y una mezcla líquida no congelada. Los ultrasonidos de alta potencia aplicados durante la fabricación de helados pueden promover la nucleación de cristales de hielo para acelerar el proceso de transferencia de calor y masa que acompaña al proceso de congelación. De este modo, la sonicación reduce el tamaño de los cristales y acorta el tiempo de congelación en la producción de helados. Las investigaciones de Mortazavi y Tabatabaie demostraron que el tiempo de congelación en la elaboración de helados podía reducirse en un 30% mediante sonicación durante 20 minutos.

La producción de helados y los beneficios de los ultrasonidos

Para la producción de helados se necesita una mezcla para helados. Esta mezcla de helado se compone de leche, leche en polvo, nata, mantequilla o grasa vegetal, azúcar, masa seca, emulsionante, estabilizador y aditivos como frutas, frutos secos, aromas y colorantes. Esta mezcla especial debe homogeneizarse y pasteurizarse, y después se agita lentamente durante el proceso de congelación para evitar la formación de grandes cristales de hielo. De este modo, se mezclan burbujas de aire muy pequeñas (el llamado proceso de aireación) para espumar el helado y conseguir un postre frío de textura suave. La ultrasonicación favorece la distribución uniforme de todos los ingredientes de la mezcla de helado y contribuye al mismo tiempo a la pasteurización. Aquí encontrará más información sobre la pasteurización ultrasónica de alimentos líquidos.
Posteriormente, se aplica ultrasonido durante la etapa de congelación en la producción de helados. La ultrasonicación favorece la nucleación y el crecimiento de los cristales de hielo, de modo que el proceso de congelación se acelera considerablemente. Al mismo tiempo, la sonicación reduce el tamaño de los cristales de hielo, de modo que se obtienen cristales uniformemente pequeños. Esto confiere al helado una textura suave y una agradable sensación en la boca. – ambos atributos de calidad, muy valorados por los consumidores.

Pasos de la producción de helados

La fabricación del helado consta de cinco etapas:

1. preparación de la mezcla para helado
2. homogeneización, pasteurización, envejecimiento de la mezcla de helado
3. congelación y aireación
4. moldear y dar forma
5. endurecimiento y envasado

Pasos de la producción de helados.
Fuente:Dairy Processing Handbook. Publicado por Tetra Pak Processing Systems AB, Lund, Suecia. p.387.

Congelación de helados por ultrasonidos

Durante el proceso de congelación, se forman cristales a partir del agua sobreenfriada. La morfología de los cristales de hielo desempeña un papel importante en las propiedades físicas y de textura de los alimentos congelados y semicongelados. Como el tamaño y la distribución de los cristales de hielo son de especial importancia para la calidad de los productos tisulares descongelados, en el caso de los helados se prefieren los cristales de hielo más pequeños, ya que los cristales grandes dan como resultado una textura helada. La nucleación es el factor más importante para controlar la distribución del tamaño de los cristales durante la cristalización. Por ello, la velocidad de congelación suele ser el parámetro utilizado para controlar el tamaño y la distribución del tamaño de los cristales de hielo en el helado. Durante el batido y la congelación, se inyecta aire para conseguir la textura suave del helado. El llamado "over-run", la cantidad de aire inyectado, se dosifica -específicamente para la receta concreta- proporcionalmente al volumen combinado de sólidos y agua. Por lo tanto, el over-run varía en función de las distintas fórmulas de helado y los flujos de procesado. El helado estándar presenta un rebasamiento del 100%, lo que significa que el producto final está formado por un volumen igual de mezcla de helado y burbujas de aire.
El uso de los procesadores de ultrasonidos de alto rendimiento de Hielscher da como resultado una mejor calidad del helado al promover la cristalización, reducir el tamaño de los cristales de hielo y evitar la incrustación de una superficie de congelación. Se consigue una mejor consistencia y una sensación en boca más cremosa gracias a la reducción del tamaño de los cristales de helado y a la mejor distribución de las burbujas de aire. La congelación significativamente más corta, con una reducción del tiempo de congelación de aproximadamente un 30%, permite una mayor capacidad de proceso y un proceso de producción más eficiente desde el punto de vista energético.

Demostrado científicamente: Mejora de la calidad del helado gracias a la sonicación

Aslan y Dogan (2021) investigaron los efectos de la sonicación en la producción de helados utilizando el sonicador tipo sonda UP400St de Hielscher (véase la imagen de la izquierda). Los resultados de la investigación demostraron que los ultrasonidos favorecen la reducción del tamaño de las partículas debido a la cavitación. Resultó evidente que la sonicación mejora la calidad de los helados y los productos alimenticios congelados, ya que produce un tamaño menor de los cristales de hielo. Dado que los cristales de hielo confieren una sensación única en boca al helado, es muy importante obtener los cristales más pequeños en el proceso de congelación para evitar la estructura arenosa y lograr la suavidad y tersura deseadas del helado. Este estudio también concluyó que la homogeneización ultrasónica proporciona una emulsión bien dispersa. En las pruebas sensoriales y de sabor realizadas por un panel de consumidores, se demostró que la homogeneización ultrasónica de helados ayuda a satisfacer las preferencias de los consumidores con cristales de hielo más pequeños y la agradable sensación en boca del helado.
(cf. Aslan y Dogan, 2021)

Procesadores ultrasónicos de alimentos de alto rendimiento para la producción de helados

Hielscher Ultrasonics cuenta con una larga experiencia en la aplicación de ultrasonidos de potencia en el sector alimentario. & industria de bebidas, así como muchas otras ramas industriales. Nuestros procesadores ultrasónicos están equipados con sonotrodos y celdas de flujo (las partes húmedas) fáciles de limpiar (limpieza in situ CIP / esterilización in situ SIP).
Los sonicadores industriales de Hielscher Ultrasonics pueden suministrar amplitudes muy altas en funcionamiento continuo 24/7. El control preciso de la amplitud desde intensidades suaves a altas es importante para ajustar el proceso de sonicación a las características del producto objetivo de la formulación del helado.
Con procesadores de alimentos por ultrasonidos de cualquier tamaño, Hielscher ofrece sistemas fiables para el tratamiento por lotes y en continuo de productos alimenticios y bebidas, incluidos los helados. Mientras que para una pequeña heladería artesanal los modelos de sonicador UP400ST (400 vatios) o UIP1000hdT (1.000 vatios) ofrecen suficiente capacidad de procesamiento, una planta industrial de fabricación de helados instalará los modelos de sonicador de alto rendimiento UIP6000hdT (6.000 vatios) o UIP16000hdT (16.000 vatios).
En la siguiente tabla encontrará algunas indicaciones sobre la capacidad de procesamiento aproximada de nuestros sonicadores:

Literatura / Referencias