Produção de gelado melhorada por ultra-sons

A aplicação de ultra-sons de potência tem vários efeitos benéficos na produção de gelados de alta qualidade. As principais vantagens da sonicação incluem a redução do tamanho dos cristais e a aceleração da congelação no gelado. Deste modo, a ultra-sons melhora a qualidade e a sensação do consumidor, ao mesmo tempo que reduz os custos de produção.

Efeitos ultra-sónicos no fabrico de gelados

A produção de gelado envolve um processamento sofisticado de modo a obter um produto alimentar doce de alta 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 uma espuma e também uma emulsão. Contém cristais de gelo e uma mistura líquida não congelada. Os ultra-sons de alta potência aplicados durante o fabrico do gelado podem promover a nucleação dos cristais de gelo para acelerar o processo de transferência de calor e 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 gelados. A investigação de Mortazavi e Tabatabaie mostrou que o tempo de congelação no processamento de gelados pode ser reduzido em cerca de 30% por sonicação durante 20 minutos.

Produção de gelados e os benefícios dos ultra-sons

Para a produção de gelados, é necessária uma mistura para gelados. Esta mistura para gelados é constituída por leite, leite em pó, natas, manteiga ou gordura vegetal, açúcar, massa seca, emulsionante, estabilizador, bem como aditivos como frutos, nozes, 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. Deste modo, são misturadas bolhas de ar muito pequenas (o chamado processo de aeração) para espumar o gelado, obtendo-se uma sobremesa fria com uma textura suave. Ultrasonication promove a distribuição uniforme de todos os ingredientes da mistura de sorvete e contribui ao mesmo tempo para a pasteurização. Leia mais sobre a pasteurização ultra-sónica de alimentos líquidos aqui!
Subsequentemente, a ultra-sons é aplicada durante a fase de congelação durante a produção de gelado. A ultra-sons promove a nucleação e o crescimento de cristais de gelo, de modo que o processo de congelação é significativamente acelerado. Ao mesmo tempo, a ultra-sons reduz o tamanho dos cristais de gelo, de modo a obter cristais de gelo uniformemente pequenos. Isto dá ao gelado uma textura suave e uma sensação agradável na boca – ambos atributos de qualidade, que são altamente valorizados pelos consumidores.

Etapas de produção de gelados

O fabrico de gelados tem cinco fases:

1. preparação da mistura para gelado
2. homogeneização, pasteurização, envelhecimento da mistura de gelado
3. congelação e arejamento
4. modelação e moldagem
5. endurecimento e acondicionamento

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

Congelação de gelados promovida por ultra-sons

Durante o processo de congelação, formam-se cristais a partir da água sobrearrefecida. A morfologia dos cristais de gelo desempenha um papel importante no que respeita às propriedades físicas e texturais dos alimentos congelados e semi-congelados. Uma vez que o tamanho e a distribuição dos cristais de gelo são de especial importância para a qualidade dos produtos de tecido descongelado, no caso do gelado, são preferidos os cristais de gelo mais pequenos, uma vez que 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 taxa de congelação é normalmente o parâmetro utilizado para controlar o tamanho e a distribuição do tamanho dos cristais de gelo no gelado. Durante a batida e a congelação, é injetado ar para obter uma textura suave do gelado. O chamado "over-run", a quantidade de ar injetado, é proporcionado - especificamente para a receita específica - proporcionalmente ao volume combinado de sólidos e água. Assim, o over-run varia devido às diferentes formulações de gelado e aos fluxos de processamento. O sorvete padrão apresenta um excesso de 100%, o que significa que o produto final consiste em um volume igual de mistura de sorvete e bolhas de ar.
A utilização dos processadores de ultra-sons de alto desempenho da Hielscher resulta numa melhor qualidade do gelado, promovendo a cristalização, reduzindo o tamanho dos cristais de gelo e evitando a incrustação de uma superfície de congelação. É obtida uma melhor consistência e uma sensação de boca mais cremosa devido à redução do tamanho dos cristais de gelado e à melhor distribuição das bolhas de ar. O congelamento significativamente mais curto, com aproximadamente 30% de redução do tempo de congelamento, leva a uma maior capacidade de processamento e a um processo de produção mais eficiente em termos energéticos.

Comprovado cientificamente: Melhoria da qualidade do gelado devido à Sonicação

Aslan e Dogan (2021) investigaram os efeitos da sonicação na produção de gelados utilizando o sonicador tipo sonda Hielscher UP400St (ver imagem à esquerda). Os resultados da pesquisa demonstraram que o ultrassom promove a redução do tamanho das partículas devido à cavitação. Foi evidente que a sonicação melhora a qualidade do gelado e dos produtos alimentares congelados, uma vez que produziu um tamanho de cristal de gelo mais pequeno. Uma vez que os cristais de gelo conferem uma sensação única na boca ao gelado, é muito importante obter os cristais mais pequenos no processo de congelação para evitar a estrutura arenosa, alcançando a suavidade e a maciez desejadas do gelado. Este estudo também concluiu que a homogeneização por ultra-sons proporciona uma emulsão bem dispersa. Testado por um painel de consumidores em termos sensoriais e de sabor dos alimentos, foi demonstrado que a homogeneização ultra-sónica do gelado ajuda a satisfazer as preferências dos consumidores com cristais de gelo mais pequenos e a correlacionada sensação agradável na boca do gelado.
(cf. Aslan e Dogan, 2021)

Processadores de alimentos ultra-sónicos de alto desempenho para a produção de gelados

A Hielscher Ultrasonics tem uma longa experiência na aplicação de ultra-sons de potência no sector alimentar & indústria de bebidas, bem como muitos outros ramos industriais. Os nossos processadores de ultra-sons estão equipados com sonotrodos e células de fluxo (as partes húmidas) fáceis de limpar (clean-in-place CIP / sterilize-in-place SIP).
Os sonicadores industriais da Hielscher Ultrasonics podem fornecer amplitudes muito elevadas em funcionamento contínuo 24 horas por dia, 7 dias por semana. O controlo preciso da amplitude de intensidades suaves a altas é importante para afinar o processo de sonicação para as caraterísticas do produto alvo da formulação de gelado.
Com processadores ultrassónicos de alimentos de qualquer tamanho, a Hielscher oferece sistemas fiáveis para o tratamento contínuo e em lote de produtos alimentares e bebidas, incluindo gelados. Enquanto que para uma pequena gelataria artesanal os modelos de sonicador UP400ST (400 watts) ou UIP1000hdT (1000 watts) proporcionam uma capacidade de processamento suficiente, uma instalação industrial de fabrico de gelados instalará os modelos de sonicador de elevado rendimento UIP6000hdT (6000 watts) ou UIP16000hdT (16.000 watts).
O quadro seguinte dá-lhe uma indicação da capacidade de processamento aproximada dos nossos ultra-sons:

Literatura / Referências