L'applicazione degli ultrasuoni di potenza ha diversi effetti benefici sulla produzione di gelato di alta qualità. I principali vantaggi della sonicazione includono la riduzione della dimensione dei cristalli e l'accelerazione del congelamento del gelato. In questo modo, la sonicazione migliora la qualità e la sensazione del consumatore, riducendo contemporaneamente i costi di produzione.

Effetti degli ultrasuoni sulla produzione del gelato

La produzione del gelato comporta una lavorazione sofisticata per ottenere un prodotto alimentare dolce di alta qualità che soddisfi le richieste dei clienti. Le fasi di lavorazione elaborate derivano principalmente dal fatto che il gelato è uno degli alimenti più complessi: il gelato è sia una schiuma che un'emulsione. Contiene cristalli di ghiaccio e una miscela liquida non congelata. Gli ultrasuoni ad alta potenza applicati durante la produzione del gelato possono promuovere la nucleazione dei cristalli di ghiaccio per accelerare il processo di trasferimento di calore e massa che accompagna il processo di congelamento. In questo modo, la sonicazione riduce la dimensione dei cristalli e accorcia il tempo di congelamento nella produzione del gelato. La ricerca di Mortazavi e Tabatabaie ha dimostrato che il tempo di congelamento nella lavorazione del gelato può essere ridotto di circa il 30% con la sonicazione per 20 minuti.

La produzione del gelato e i benefici degli ultrasuoni

Per la produzione del gelato, è necessaria una miscela per gelato. Questa miscela di gelato consiste di latte, latte in polvere, panna, burro o grasso vegetale, zucchero, massa secca, emulsionante, stabilizzatore e additivi come frutta, noci, aromi e coloranti. Questa miscela speciale deve essere omogeneizzata e pastorizzata, poi viene mescolata lentamente durante il processo di congelamento per evitare la formazione di grandi cristalli di ghiaccio. In questo modo, si mescolano piccolissime bolle d'aria (il cosiddetto processo di aerazione) per schiumare il gelato e ottenere un dessert freddo dalla consistenza morbida. L'ultrasuoni promuove la distribuzione uniforme di tutti gli ingredienti della miscela di gelato e contribuisce allo stesso tempo alla pastorizzazione. Leggi di più sulla pastorizzazione a ultrasuoni degli alimenti liquidi qui!
Successivamente, gli ultrasuoni vengono applicati durante la fase di congelamento nella produzione del gelato. La sonicazione promuove la nucleazione e la crescita dei cristalli di ghiaccio, in modo che il processo di congelamento sia significativamente accelerato. Allo stesso tempo, la sonicazione riduce la dimensione dei cristalli di ghiaccio in modo da ottenere cristalli di ghiaccio uniformemente piccoli. Questo dà al gelato una consistenza liscia e una piacevole sensazione in bocca – entrambi gli attributi di qualità, che sono molto apprezzati dai consumatori.

Fasi di produzione del gelato

La fabbricazione del gelato ha cinque fasi:

1. preparazione della miscela per il gelato
2. omogeneizzazione, pastorizzazione, invecchiamento della miscela di gelato
3. congelamento e aerazione
4. sagomatura e stampaggio
5. indurimento e imballaggio

Fasi di produzione del gelato.
Fonte: Dairy Processing Handbook. Pubblicato da Tetra Pak Processing Systems AB, Lund, Svezia. p.387.

Congelamento del gelato promosso dagli ultrasuoni

Durante il processo di congelamento, i cristalli si formano dall'acqua super raffreddata. La morfologia dei cristalli di ghiaccio gioca un ruolo importante per quanto riguarda le proprietà testuali e fisiche degli alimenti congelati e semifreddi. Poiché la dimensione e la distribuzione dei cristalli di ghiaccio sono di particolare importanza per la qualità dei prodotti tessili scongelati, per il gelato sono preferiti i cristalli di ghiaccio più piccoli, perché i cristalli grandi danno come risultato una consistenza ghiacciata. La nucleazione è il fattore più importante per controllare la distribuzione delle dimensioni dei cristalli durante la cristallizzazione. Quindi, la velocità di congelamento è di solito il parametro usato per controllare la dimensione e la distribuzione dimensionale dei cristalli di ghiaccio nel gelato. Durante la montatura e il congelamento, viene iniettata dell'aria per ottenere la consistenza liscia del gelato. Il cosiddetto "over-run", la quantità di aria iniettata, è proporzionato - specificamente alla ricetta particolare - proporzionalmente al volume combinato di solidi e acqua. Quindi, l'over-run varia a causa delle diverse formulazioni di gelato e dei flussi di lavorazione. Il gelato standard mostra un over-run del 100%, il che significa che il prodotto finale consiste in un volume uguale di miscela di gelato e bolle d'aria.
L'uso dei processori a ultrasuoni ad alte prestazioni di Hielscher permette di ottenere una migliore qualità del gelato promuovendo la cristallizzazione, riducendo la dimensione dei cristalli di ghiaccio ed evitando l'incrostazione della superficie di congelamento. Si ottiene una migliore consistenza e una sensazione in bocca più cremosa grazie alla ridotta dimensione dei cristalli di ghiaccio e alla migliore distribuzione delle bolle d'aria. Un congelamento significativamente più breve, con un tempo di congelamento ridotto di circa il 30%, porta a una maggiore capacità di processo e a un processo di produzione più efficiente dal punto di vista energetico.

Scientificamente provato: Miglioramento della qualità del gelato grazie alla sonicazione

Aslan e Dogan (2021) hanno studiato gli effetti della sonicazione sulla produzione di gelato utilizzando il sonicatore a sonda Hielscher UP400St (vedi foto a sinistra). I risultati della ricerca hanno dimostrato che gli ultrasuoni favoriscono la riduzione delle dimensioni delle particelle grazie alla cavitazione. È risultato evidente che la sonicazione migliora la qualità dei gelati e dei prodotti surgelati, in quanto produce cristalli di ghiaccio di dimensioni inferiori. Poiché i cristalli di ghiaccio conferiscono un sapore unico al gelato, è molto importante ottenere i cristalli più piccoli nel processo di congelamento per evitare una struttura granulosa e ottenere la morbidezza e la levigatezza desiderate del gelato. Questo studio ha anche concluso che l'omogeneizzazione a ultrasuoni fornisce un'emulsione ben dispersa. Testata da un panel di consumatori per la sensorialità e il sapore degli alimenti, è stato dimostrato che l'omogeneizzazione del gelato a ultrasuoni aiuta a soddisfare le preferenze dei consumatori con cristalli di ghiaccio più piccoli e la correlata piacevole sensazione in bocca del gelato.
(cfr. Aslan e Dogan, 2021)

Processori alimentari a ultrasuoni ad alte prestazioni per la produzione di gelati

Hielscher Ultrasonics ha una lunga esperienza nell'applicazione degli ultrasuoni di potenza nel settore alimentare & l'industria delle bevande e molti altri settori industriali. I nostri processori a ultrasuoni sono dotati di sonotrodi e celle di flusso (le parti umide) facili da pulire (clean-in-place CIP / sterilize-in-place SIP).
I sonicatori industriali Hielscher Ultrasonics sono in grado di erogare ampiezze molto elevate in funzionamento continuo 24 ore su 24, 7 giorni su 7. Il controllo preciso dell'ampiezza, da un'intensità lieve a un'intensità elevata, è importante per mettere a punto il processo di sonicazione in base alle caratteristiche del prodotto della formulazione del gelato.
Con processori alimentari a ultrasuoni di qualsiasi dimensione, Hielscher offre sistemi affidabili per il trattamento in batch e in continuo di prodotti alimentari e bevande, compresi i gelati. Mentre per una piccola gelateria artigianale i modelli UP400ST (400 watt) o UIP1000hdT (1000 watt) offrono una capacità di trattamento sufficiente, un impianto industriale per la produzione di gelati installerà i modelli UIP6000hdT (6000 watt) o UIP16000hdT (16.000 watt) ad alta produttività.
La tabella seguente fornisce un'indicazione della capacità di lavorazione approssimativa dei nostri ultrasuoni:

Letteratura / Referenze