L'utilisation des ultrasons dans la fabrication de la crème glacée : une congélation plus rapide, une texture plus fine

De la nucléation rapide à l'émulsification de précision, la sonication redéfinit les normes de la production industrielle de crème glacée. Les ultrasons puissants accélèrent considérablement les cycles de congélation, empêchent la recristallisation de la glace pour obtenir une texture ultra-onctueuse et optimisent la dispersion des matières grasses pour une stabilité d'émulsion supérieure.
De plus, les fabricants peuvent intégrer en toute simplicité dans leurs recettes fonctionnalisées des composés bioactifs puissants obtenus par ultrasons ainsi que des arômes naturels afin de créer des desserts glacés de nouvelle génération.

Les avantages de la fabrication de crème glacée par ultrasons

• Réduction du temps de congélation : La congélation assistée par ultrasons permet de réduire la durée du traitement de 20 % à 35 %, ce qui améliore considérablement l'efficacité de la production et le rendement.
• Cristaux de glace plus petits & Inhibition de la recristallisation : La cavitation acoustique favorise une nucléation rapide de la glace et provoque la fracture des cristaux en croissance, ce qui se traduit par une structure cristalline plus fine (souvent inférieure à 10 µm) et empêche efficacement la recristallisation de la glace pendant le stockage à basse température.
• Émulsification améliorée & Homogénéisation : La sonication réduit les globules de graisse à une taille inférieure au micron, ce qui permet d'obtenir une émulsion plus stable et uniformément dispersée, tout en nécessitant moins d'énergie que l'homogénéisation mécanique classique.
• Amélioration des qualités sensorielles : La structure cristalline affinée et le réseau de matières grasses stable confèrent une texture plus onctueuse, une meilleure sensation en bouche et une perception gustative améliorée par rapport aux glaces fabriquées de manière traditionnelle.
• Augmentation du dépassement & Résistance à la fusion : Le traitement par ultrasons améliore la capacité du mélange à incorporer de l'air (surmélange) et renforce le réseau des globules gras, ce qui se traduit par une meilleure résistance à la fonte.
• Réduction du recours aux stabilisants chimiques : Le contrôle naturel de la cristallisation et de l'émulsion obtenu par sonication permet de limiter, voire de remplacer, l'ajout d'hydrocolloïdes, favorisant ainsi des formulations plus « clean label » et plus naturelles.
• Prévention de la formation d'incrustations dues au gel en surface : Les ondes ultrasoniques contribuent à empêcher l'accumulation de glace sur les surfaces de refroidissement, ce qui permet de maintenir un transfert thermique constant et de réduire les perturbations opérationnelles.
• Facilitation de l'extraction des ingrédients fonctionnels : L'extraction assistée par ultrasons (UAE) permet d'isoler efficacement des composés bioactifs et des arômes naturels issus de sources végétales, tout en réduisant le temps et la quantité de solvant nécessaires, ce qui facilite le développement de formulations de glaces fonctionnelles et riches en antioxydants.

Amélioration de l'efficacité de la congélation et de la texture de la crème glacée grâce à la sonication

L'influence positive des ultrasons de puissance sur la congélation de la crème glacée a été largement démontrée. Le traitement par ultrasons accélère considérablement le processus de congélation en favorisant la nucléation de la glace grâce à la cavitation acoustique et aux micro-courants, ce qui améliore les transferts de chaleur et de masse à l'interface glace-liquide. Ce mécanisme brise efficacement les cristaux de glace en formation, ce qui entraîne une réduction substantielle de la taille des cristaux et donne une texture plus lisse et plus fine. Des recherches démontrent que les ultrasons peuvent réduire le temps de congélation d’environ 35 %, ce qui permet de réaliser des économies considérables de temps et d’énergie tout en améliorant la qualité globale du produit.
Au-delà de l'accélération de la congélation, les ultrasons à haute intensité et basse fréquence constituent également une technique efficace pour homogénéiser et mélanger les ingrédients afin d'obtenir une formulation plus homogène et plus stable. Des études indiquent qu’un traitement ultrasonique optimisé (par exemple, une impulsion de 20 minutes) permet non seulement de réduire au minimum la durée de congélation, mais aussi d’améliorer le rendement en volume et de renforcer considérablement les principales caractéristiques sensorielles, notamment la saveur, la texture et la sensation en bouche. De plus, l’utilisation des ultrasons permet d’éviter la formation d’incrustations sur les surfaces de congélation, garantissant ainsi un échange thermique constant tout au long de la production. Dans l’ensemble, ces résultats mettent en évidence le caractère polyvalent des ultrasons en tant qu’outil de traitement non thermique qui améliore à la fois l’efficacité de la fabrication et la qualité sensorielle de la crème glacée.
(cf. Mortazavi et Tabatabaie, 2008)

Sonicateur industriel UIP6000hdT avec cellule de flux pour le traitement en ligne de la crème glacée

Le rôle de la sonication dans la production industrielle moderne de crème glacée

l'application des ultrasons de puissance – Sonication – Dans l'industrie agroalimentaire, cette technique a suscité un vif intérêt en raison de sa capacité à modifier les propriétés physiques, chimiques et structurelles des produits alimentaires. Dans le contexte spécifique de la fabrication des glaces, la sonication constitue une technologie non thermique polyvalente qui optimise l'efficacité des procédés, améliore la qualité de la texture et facilite le développement de formulations alimentaires fonctionnelles.

Accélération de la congélation et contrôle de la structure cristalline

L'un des principaux avantages de la congélation assistée par ultrasons réside dans la réduction considérable du temps de traitement. Les ondes acoustiques induisent une cavitation et des micro-courants, qui favorisent la nucléation de la glace et améliorent les transferts de chaleur et de masse à l'interface glace/liquide. Des recherches indiquent que la congélation assistée par ultrasons peut réduire le temps de congélation de la crème glacée au lait d’environ 20 % à 23 %, que des stabilisants soient présents ou non. De même, des études menées sur des préparations standard pour crème glacée ont démontré que l’application d’ultrasons peut réduire le temps total de congélation jusqu’à 35 %.

Homogénéisation et émulsification améliorées

La sonication s'avère également très efficace lors de la phase d'homogénéisation de la fabrication de la crème glacée. Les ultrasons à haute intensité facilitent la fragmentation des globules de matière grasse en particules de taille inférieure au micron, ce qui permet d'obtenir une émulsion plus stable et mieux dispersée. Ce procédé est supérieur à l'homogénéisation mécanique classique, car il permet d'obtenir des particules de plus petite taille tout en consommant moins d'énergie.
L'amélioration de l'émulsification a un impact direct sur les propriétés rhéologiques et physiques du produit final. Le traitement par ultrasons permet une répartition plus homogène des particules d'huile et de protéines, ce qui peut augmenter le « overrun » (augmentation de volume) de la crème glacée. De plus, la formation d'un réseau solide de globules gras, qui soutient les bulles d'air, améliore la résistance à la fonte de la crème glacée. Les évaluations sensorielles confirment que les glaces produites par homogénéisation assistée par ultrasons présentent une saveur, une texture et une sensation en bouche supérieures à celles des échantillons témoins.

Fonctionnalisation par extraction assistée par ultrasons

Au-delà de la transformation, la sonication permet la formulation de glaces fonctionnalisées en facilitant l'extraction efficace de composés bioactifs et d'arômes naturels. L'extraction assistée par ultrasons (EAU) est une méthode efficace pour extraire des composés phytochimiques précieux, tels que les anthocyanines et les lipides, à partir de sources végétales. Par exemple, l'EAU du péricarpe du mangoustan améliore considérablement le taux d'extraction des anthocyanines par rapport aux méthodes de macération traditionnelles, tout en réduisant à la fois le temps d'extraction et le volume de solvant.
Ces composés bioactifs extraits par ultrasons peuvent être incorporés dans la crème glacée afin de créer des produits fonctionnels présentant des profils nutritionnels améliorés. Une glace enrichie en extrait de péricarpe de mangoustan, par exemple, présente une teneur totale en composés phénoliques plus élevée et une activité antioxydante plus forte (inhibition du DPPH). Cette approche permet aux fabricants de développer des variantes de glaces plus saines, enrichies en antioxydants et arômes naturels, sans avoir recours à des additifs synthétiques.