Produção de gelado melhorada por ultrassons

A aplicação de ultrassons de potência tem vários efeitos benéficos na produção de gelado de elevada qualidade. As principais vantagens da sonicação incluem a redução do tamanho dos cristais e a aceleração da congelação do gelado. Deste modo, o tratamento ultrassónico melhora a qualidade e a sensação percebida pelo consumidor, reduzindo simultaneamente os custos de produção.

Efeitos ultrassónicos no fabrico de gelado

A produção de gelado envolve um processamento sofisticado para obter um produto alimentar doce de elevada qualidade que satisfaça as exigências dos clientes. As etapas de processamento elaboradas resultam principalmente do facto de o gelado ser um dos alimentos mais complexos: o gelado é simultaneamente uma espuma e uma emulsão. Contém cristais de gelo e uma mistura líquida não congelada. Os ultrassons de elevada potência aplicados durante o fabrico de gelado podem promover a nucleação dos cristais de gelo para acelerar o processo de transferência de calor e de massa que acompanha o processo de congelação. Deste modo, a sonicação reduz o tamanho dos cristais e encurta o tempo de congelação na produção de gelado. A investigação de Mortazavi e Tabatabaie demonstrou que o tempo de congelação no processamento de gelado podia ser reduzido em cerca de 30% através de sonicação durante 20 min.

Produção de gelado e benefícios dos ultrassons

Para produzir gelado, é necessária uma mistura para gelado. Esta mistura é composta por leite, leite em pó, natas, manteiga ou gordura vegetal, açúcar, matéria seca, emulsionante, estabilizante e aditivos, como frutas, frutos de casca rija, aromas e corantes. Esta mistura especial tem de ser homogeneizada e pasteurizada, sendo depois agitada lentamente durante o processo de congelação para evitar a formação de grandes cristais de gelo. Neste processo, são incorporadas bolhas de ar muito pequenas (o chamado processo de arejamento) para formar uma espuma no gelado e obter uma sobremesa fria de textura suave. O tratamento ultrassónico promove a distribuição uniforme de todos os ingredientes da mistura para gelado e contribui simultaneamente para a pasteurização. Saiba mais sobre a pasteurização ultrassónica de alimentos líquidos aqui!
Posteriormente, o tratamento ultrassónico é aplicado durante a etapa de congelação na produção de gelado. O tratamento ultrassónico promove a nucleação e o crescimento dos cristais de gelo, acelerando significativamente o processo de congelação. Ao mesmo tempo, a sonicação reduz o tamanho dos cristais de gelo, de modo a obter cristais de gelo uniformemente pequenos. Isto confere ao gelado uma textura suave e uma sensação agradável na boca – ambos atributos de qualidade muito valorizados pelos consumidores.

Etapas de produção de gelado

O fabrico de gelado compreende cinco etapas:

1. preparação da mistura para gelado
2. homogeneização, pasteurização e maturação da mistura para gelado
3. congelação e arejamento
4. conformação e moldagem
5. endurecimento e embalagem

Etapas de produção de gelado.
Fonte:Dairy Processing Handbook. Publicado por Tetra Pak Processing Systems AB, Lund, Suécia. p.387.

Congelação de gelado promovida por ultrassons

Durante o processo de congelação, formam-se cristais a partir de água sobrefundida. A morfologia dos cristais de gelo desempenha um papel importante nas propriedades texturais e físicas dos alimentos congelados e parcialmente congelados. Como o tamanho e a distribuição dos cristais de gelo são particularmente importantes para a qualidade dos produtos com estrutura tecidular após descongelação, no caso do gelado preferem-se cristais de gelo mais pequenos, porque os cristais grandes resultam numa textura gelada. A nucleação é o fator mais importante para controlar a distribuição do tamanho dos cristais durante a cristalização. Assim, a velocidade de congelação é geralmente o parâmetro utilizado para controlar o tamanho e a distribuição do tamanho dos cristais de gelo no gelado. Durante o batimento e a congelação, injeta-se ar para obter a textura suave do gelado. O chamado «over-run», a quantidade de ar injetado, é ajustado – especificamente à receita em causa – em proporção ao volume combinado de sólidos e água. Assim, o over-run varia em função das diferentes formulações de gelado e dos fluxos de processamento. O gelado padrão apresenta um over-run de 100%, o que significa que o produto final é composto por volumes iguais de mistura para gelado e de bolhas de ar.
A utilização dos processadores ultrassónicos de elevado desempenho da Hielscher resulta numa melhor qualidade do gelado, ao promover a cristalização, reduzir o tamanho dos cristais de gelo e evitar a formação de incrustações numa superfície de congelação. Obtém-se uma melhor consistência e uma sensação mais cremosa na boca graças à redução do tamanho dos cristais de gelo do gelado e à melhoria da distribuição das bolhas de ar. Uma congelação significativamente mais curta, com uma redução de aproximadamente 30% do tempo de congelação, conduz a uma maior capacidade de processamento e a um processo de produção mais eficiente em termos energéticos.

Cientificamente comprovado: melhor qualidade do gelado graças à sonicação

Aslan e Dogan (2021) investigaram os efeitos da sonicação na produção de gelado utilizando o sonicador de sonda UP400St da Hielscher (ver imagem à esquerda). Os resultados da investigação demonstraram que os ultrassons promovem a redução do tamanho das partículas devido à cavitação. Ficou evidente que a sonicação melhora a qualidade do gelado e dos produtos alimentares congelados, uma vez que produziu cristais de gelo de menor tamanho. Como os cristais de gelo conferem ao gelado uma sensação única na boca, é muito importante obter os cristais mais pequenos durante o processo de congelação para evitar uma estrutura granulosa e alcançar a suavidade e a maciez desejadas do gelado. Este estudo concluiu também que a homogeneização ultrassónica proporciona uma emulsão bem dispersa. A avaliação sensorial e do sabor por um painel de consumidores demonstrou que a homogeneização ultrassónica do gelado ajuda a satisfazer as preferências dos consumidores, com cristais de gelo mais pequenos e a correspondente sensação agradável do gelado na boca.
(cf. Aslan e Dogan, 2021)

Processadores alimentares ultrassónicos de elevado desempenho para a produção de gelado

A Hielscher Ultrasonics tem uma longa experiência na aplicação de ultrassons de potência na indústria alimentar e de bebidas, bem como em muitos outros setores industriais. Os nossos processadores ultrassónicos estão equipados com sonotrodos e células de fluxo (as peças em contacto com o produto) de fácil limpeza (limpeza no local CIP / esterilização no local SIP).
Os sonicadores industriais da Hielscher Ultrasonics podem fornecer amplitudes muito elevadas em funcionamento contínuo 24/7. O controlo preciso da amplitude, desde intensidades suaves até elevadas, é importante para ajustar com precisão o processo de sonicação às características pretendidas para o produto na formulação do gelado.
Com processadores alimentares ultrassónicos de qualquer dimensão, a Hielscher oferece sistemas fiáveis para o tratamento por lotes e contínuo de produtos alimentares e bebidas, incluindo gelado. Enquanto os modelos de sonicador UP400ST (400 watts) ou UIP1000hdT (1000 watts) fornecem capacidade de processamento suficiente para uma pequena gelataria artesanal, uma unidade industrial de fabrico de gelado instalará os modelos de sonicador de elevada capacidade de processamento UIP6000hdT (6000 watts) ou UIP16000hdT (16 000 watts).
A tabela abaixo apresenta uma indicação da capacidade aproximada de processamento dos nossos aparelhos de ultrassons:

Bibliografia / Referências

• Mortazavi, A. and Tabatabaie, F. (2008): Study of Ice Cream Freezing Process after Treatment with Ultrasound. World Appl. Sci. J 4, 188-190.
• Aslan Türker, Duygu; Dogan, Mahmut (2021): Effects of ultrasound homogenization on the structural and sensorial attributes of ice cream: optimization with Taguchi and data envelopment analysis. Journal of Food Measurement and Characterization 15, 2021, 1-11.
• Vildan Akdeniz, A. Sibel Akalın (2019): New approach for yoghurt and ice cream production: High-intensity ultrasound. Trends in Food Science & Technology, Volume 86, 2019. 392-398.
• Petzold, G. and Aguilera, J. M. (2009): Ice Morphology: Fundamentals and Technological Applications in Foods. Food Biophysics Vol.4, No. 4, 378-396.
• Dairy Processing Handbook. Published by Tetra Pak Processing Systems AB, S-221 86 Lund, Sweden. p.387.