Production de crème glacée améliorée par ultrasons

L'application d'ultrasons de puissance a plusieurs effets bénéfiques sur la production de crème glacée de haute qualité. Les principaux avantages de la sonication sont la réduction de la taille des cristaux et l'accélération de la congélation dans la crème glacée. Les ultrasons améliorent ainsi la qualité et la sensation du consommateur tout en réduisant les coûts de production.

Effets des ultrasons sur la fabrication des crèmes glacées

La production de crème glacée implique une transformation sophistiquée afin d'obtenir un produit alimentaire sucré de haute qualité qui satisfasse les demandes des consommateurs. Les étapes de transformation élaborées résultent principalement du fait que la crème glacée est l'un des aliments les plus complexes : la crème glacée est à la fois une mousse et une émulsion. Elle contient des cristaux de glace et un mélange liquide non congelé. Les ultrasons de forte puissance appliqués pendant la fabrication de la crème glacée peuvent favoriser la nucléation des cristaux de glace afin d'accélérer le processus de transfert de chaleur et de masse accompagnant le processus de congélation. Ainsi, la sonication réduit la taille des cristaux et raccourcit le temps de congélation dans la production de crème glacée. Les recherches de Mortazavi et Tabatabaie ont montré que le temps de congélation dans la fabrication de la crème glacée pouvait être réduit d'environ 30 % par une sonication de 20 minutes.

Production de crème glacée et avantages des ultrasons

Pour la production de crème glacée, un mélange de crème glacée est nécessaire. Ce mélange se compose de lait, de lait en poudre, de crème, de beurre ou de graisse végétale, de sucre, de masse sèche, d'émulsifiant, de stabilisateur ainsi que d'additifs tels que des fruits, des noix, des arômes et des colorants. Ce mélange spécial doit être homogénéisé et pasteurisé, puis il est remué lentement pendant le processus de congélation afin d'éviter la formation de gros cristaux de glace. De très petites bulles d'air sont alors mélangées (processus dit d'aération) pour faire mousser la crème glacée et obtenir un dessert froid à la texture onctueuse. Les ultrasons favorisent la distribution uniforme de tous les ingrédients du mélange de crème glacée et contribuent en même temps à la pasteurisation. Pour en savoir plus sur la pasteurisation par ultrasons des aliments liquides, cliquez ici !
Ensuite, les ultrasons sont appliqués pendant la phase de congélation lors de la production de la crème glacée. Les ultrasons favorisent la nucléation et la croissance des cristaux de glace, ce qui accélère considérablement le processus de congélation. Parallèlement, les ultrasons réduisent la taille des cristaux de glace, ce qui permet d'obtenir des cristaux de glace uniformément petits. Cela donne à la crème glacée une texture lisse et une sensation agréable en bouche – Ces deux attributs de qualité sont très appréciés des consommateurs.

Étapes de production de la crème glacée

La fabrication de la crème glacée se fait en cinq étapes :

1. préparation du mélange pour crème glacée
2. homogénéisation, pasteurisation, vieillissement du mélange de crème glacée
3. congélation et aération
4. façonnage et moulage
5. durcissement et conditionnement

Étapes de la production de crème glacée.
Source : Dairy Processing Handbook. Publié par Tetra Pak Processing Systems AB, Lund, Suède. p.387.

Congélation des crèmes glacées favorisée par les ultrasons

Au cours du processus de congélation, des cristaux se forment à partir de l'eau surfondue. La morphologie des cristaux de glace joue un rôle important dans les propriétés texturales et physiques des aliments congelés et semi-congelés. La taille et la distribution des cristaux de glace sont particulièrement importantes pour la qualité des produits tissulaires décongelés. Dans le cas de la crème glacée, il est préférable d'utiliser des cristaux de glace plus petits, car les gros cristaux donnent une texture glacée. La nucléation est le facteur le plus important pour contrôler la distribution de la taille des cristaux pendant la cristallisation. Par conséquent, la vitesse de congélation est généralement le paramètre utilisé pour contrôler la taille et la distribution des cristaux de glace dans les crèmes glacées. Pendant le fouettage et la congélation, de l'air est injecté pour obtenir la texture lisse de la crème glacée. La quantité d'air injectée est proportionnelle - en fonction de la recette - au volume combiné des solides et de l'eau. La quantité d'air injecté varie donc en fonction des différentes formulations de crème glacée et des flux de traitement. La crème glacée standard présente un dépassement de 100 %, ce qui signifie que le produit final est constitué d'un volume égal de mélange de crème glacée et de bulles d'air.
L'utilisation des processeurs à ultrasons haute performance de Hielscher permet d'obtenir une meilleure qualité de crème glacée en favorisant la cristallisation, en réduisant la taille des cristaux de glace et en évitant l'incrustation d'une surface de congélation. La réduction de la taille des cristaux de glace et l'amélioration de la répartition des bulles d'air permettent d'obtenir une meilleure consistance et une sensation en bouche plus crémeuse. Une congélation nettement plus courte, avec un temps de congélation réduit d'environ 30 %, permet d'augmenter la capacité de traitement et d'améliorer l'efficacité énergétique du processus de production.

Prouvé scientifiquement : Amélioration de la qualité des crèmes glacées grâce à la sonication

Aslan et Dogan (2021) ont étudié les effets de la sonication sur la production de crème glacée en utilisant le sonicateur à sonde Hielscher UP400St (voir image de gauche). Les résultats de la recherche ont démontré que les ultrasons favorisent la réduction de la taille des particules grâce à la cavitation. Il est évident que la sonication améliore la qualité des crèmes glacées et des produits surgelés, car elle produit des cristaux de glace plus petits. Comme les cristaux de glace confèrent à la crème glacée une sensation unique en bouche, il est très important d'obtenir les plus petits cristaux lors du processus de congélation afin d'éviter une structure granuleuse et d'obtenir l'onctuosité et le moelleux souhaités de la crème glacée. Cette étude a également conclu que l'homogénéisation par ultrasons permet d'obtenir une émulsion bien dispersée. Testée par un panel de consommateurs sur le plan sensoriel et gustatif, l'homogénéisation ultrasonique de la crème glacée permet de répondre aux préférences des consommateurs avec des cristaux de glace plus petits et la sensation agréable en bouche de la crème glacée qui en découle.
(cf. Aslan et Dogan, 2021)

Processeurs alimentaires à ultrasons de haute performance pour la production de crème glacée

Hielscher Ultrasonics possède une longue expérience dans l'application des ultrasons de puissance dans l'industrie alimentaire. & L'industrie de la bière et des boissons, ainsi que de nombreuses autres branches industrielles. Nos processeurs à ultrasons sont équipés de sonotrodes et de cellules d'écoulement (les parties humides) faciles à nettoyer (nettoyage en place CIP / stérilisation en place SIP).
Les sonicateurs industriels de Hielscher Ultrasonics peuvent fournir des amplitudes très élevées en fonctionnement continu 24 heures sur 24 et 7 jours sur 7. Le contrôle précis de l'amplitude, de faible à forte, est important pour ajuster le processus de sonification aux caractéristiques ciblées de la formulation de la crème glacée.
Avec des processeurs alimentaires à ultrasons de toutes tailles, Hielscher propose des systèmes fiables pour le traitement par lots et en continu des produits alimentaires et des boissons, y compris la crème glacée. Alors que pour une petite gélaterie artisanale, le sonicateur modèle UP400ST (400 watts) ou UIP1000hdT (1000 watts) offre une capacité de traitement suffisante, une usine de fabrication de crème glacée industrielle installera le sonicateur à haut débit modèle UIP6000hdT (6000 watts) ou UIP16000hdT (16,000 watts).
Le tableau ci-dessous vous donne une indication de la capacité de traitement approximative de nos ultrasons :

Littérature / Références