Producția de înghețată îmbunătățită cu ultrasunete

Aplicarea ultrasunetelor de putere are mai multe efecte benefice asupra producției de înghețată de înaltă calitate. Principalele avantaje ale sonicării includ reducerea dimensiunii cristalelor și accelerarea congelării înghețatei. Astfel, ultrasonicarea îmbunătățește calitatea și senzația percepută de consumator, reducând în același timp costurile de producție.

Efectele ultrasunetelor asupra fabricării înghețatei

Producția de înghețată implică o procesare sofisticată pentru a obține un produs alimentar dulce de înaltă calitate, care să satisfacă cerințele clienților. Etapele elaborate de procesare rezultă în principal din faptul că înghețata este unul dintre cele mai complexe alimente: înghețata este atât o spumă, cât și o emulsie. Ea conține cristale de gheață și un amestec lichid necongelat. Ultrasunetele de mare putere aplicate în timpul fabricării înghețatei pot favoriza nucleația cristalelor de gheață, pentru a accelera procesul de transfer de căldură și de masă care însoțește procesul de congelare. Astfel, sonicarea reduce dimensiunea cristalelor și scurtează timpul de congelare în producția de înghețată. Cercetările lui Mortazavi și Tabatabaie au arătat că timpul de congelare în procesarea înghețatei ar putea fi redus cu aproximativ 30% prin sonicare timp de 20 min.

Producția de înghețată și beneficiile ultrasunetelor

Pentru producția de înghețată este necesar un amestec pentru înghețată. Acest amestec pentru înghețată constă din lapte, lapte praf, smântână, unt sau grăsime vegetală, zahăr, substanță uscată, emulgator, stabilizator, precum și aditivi precum fructe, nuci, arome și coloranți. Acest amestec special trebuie omogenizat și pasteurizat, apoi este amestecat lent în timpul procesului de congelare pentru a preveni formarea de cristale mari de gheață. Astfel, se încorporează bule de aer foarte mici (așa-numitul proces de aerare) pentru a înspuma înghețata, obținându-se un desert rece cu o textură fină. Ultrasonicarea favorizează distribuția uniformă a tuturor ingredientelor amestecului pentru înghețată și contribuie în același timp la pasteurizare. Citiți aici mai multe despre pasteurizarea cu ultrasunete a alimentelor lichide!
Ulterior, ultrasonicarea se aplică în etapa de congelare din cadrul producției de înghețată. Ultrasonicarea favorizează nucleația și creșterea cristalelor de gheață, astfel încât procesul de congelare este accelerat semnificativ. În același timp, sonicarea reduce dimensiunea cristalelor de gheață, astfel încât se obțin cristale de gheață uniform de mici. Aceasta conferă înghețatei o textură fină și o senzație plăcută în gură – ambele fiind atribute de calitate foarte apreciate de consumatori.

Etapele producției de înghețată

Fabricarea înghețatei cuprinde cinci etape:

1. prepararea amestecului pentru înghețată
2. omogenizarea, pasteurizarea, maturarea amestecului pentru înghețată
3. congelarea și aerarea
4. modelarea și turnarea în forme
5. întărirea și ambalarea

Etapele producției de înghețată.
Sursa: Dairy Processing Handbook. Publicat de Tetra Pak Processing Systems AB, Lund, Sweden. p.387.

Congelarea înghețatei favorizată de ultrasunete

În timpul procesului de congelare, cristalele se formează din apa subrăcită. Morfologia cristalelor de gheață joacă un rol important în ceea ce privește proprietățile texturale și fizice ale alimentelor congelate și semicongelate. Deoarece dimensiunea și distribuția cristalelor de gheață au o importanță deosebită pentru calitatea produselor cu structură tisulară decongelate, în cazul înghețatei sunt preferate cristalele de gheață mai mici, deoarece cristalele mari conduc la o textură de gheață. Nucleația este cel mai important factor pentru controlul distribuției dimensiunii cristalelor în timpul cristalizării. Astfel, viteza de congelare este de obicei parametrul utilizat pentru controlul dimensiunii și al distribuției dimensiunii cristalelor de gheață din înghețată. În timpul baterii și congelării, se injectează aer pentru a obține textura fină a înghețatei. Așa-numitul „over-run”, adică cantitatea de aer injectată, este stabilit – în mod specific pentru fiecare rețetă – proporțional cu volumul combinat al substanțelor solide și al apei. Prin urmare, over-run-ul variază în funcție de diferitele formulări de înghețată și de fluxurile de procesare. Înghețata standard prezintă un over-run de 100%, ceea ce înseamnă că produsul final constă din volume egale de amestec pentru înghețată și bule de aer.
Utilizarea procesoarelor cu ultrasunete de înaltă performanță Hielscher conduce la o calitate mai bună a înghețatei prin favorizarea cristalizării, reducerea dimensiunii cristalelor de gheață și evitarea formării de cruste pe o suprafață de congelare. O consistență mai bună și o senzație mai cremoasă în gură se obțin datorită dimensiunii reduse a cristalelor din înghețată și distribuției îmbunătățite a bulelor de aer. O congelare semnificativ mai scurtă, cu un timp de congelare redus cu aprox. 30%, conduce la o capacitate de procesare mai mare și la un proces de producție mai eficient din punct de vedere energetic.

Dovedit științific: calitate îmbunătățită a înghețatei datorită sonicării

Aslan și Dogan (2021) au investigat efectele sonicării asupra producției de înghețată folosind sonicatorul cu sondă Hielscher UP400St (vedeți imaginea din stânga). Rezultatele cercetării au demonstrat că ultrasunetele favorizează reducerea dimensiunii particulelor datorită cavitației. A fost evident că sonicarea îmbunătățește calitatea înghețatei și a produselor alimentare congelate, deoarece a produs cristale de gheață de dimensiuni mai mici. Deoarece cristalele de gheață conferă înghețatei o senzație unică în gură, este foarte important să se obțină cele mai mici cristale în procesul de congelare, pentru a preveni structura granuloasă și a obține netezimea și moliciunea dorite ale înghețatei. Studiul a concluzionat, de asemenea, că omogenizarea cu ultrasunete asigură o emulsie bine dispersată. În urma testării de către un panel de consumatori privind caracteristicile senzoriale și aroma alimentelor, s-a arătat că omogenizarea înghețatei cu ultrasunete contribuie la satisfacerea preferințelor consumatorilor, prin cristale de gheață mai mici și senzația plăcută în gură a înghețatei corelată cu acestea.
(cf. Aslan și Dogan, 2021)

Procesoare alimentare cu ultrasunete de înaltă performanță pentru producția de înghețată

Hielscher Ultrasonics are o experiență îndelungată în aplicarea ultrasunetelor de putere în industria alimentară și a băuturilor, precum și în multe alte ramuri industriale. Procesoarele noastre cu ultrasunete sunt echipate cu sonotrode și celule de flux (părțile umede) ușor de curățat (curățare pe loc CIP / sterilizare pe loc SIP).
Sonicatoarele industriale Hielscher Ultrasonics pot furniza amplitudini foarte mari în funcționare continuă 24/7. Controlul precis al amplitudinii, de la intensități blânde la intensități ridicate, este important pentru reglarea fină a procesului de sonicare în funcție de caracteristicile vizate ale produsului pentru formularea înghețatei.
Cu procesoare alimentare cu ultrasunete de orice dimensiune, Hielscher oferă sisteme fiabile pentru tratarea în șarjă și continuă a produselor alimentare și a băuturilor, inclusiv a înghețatei. În timp ce pentru o mică gelaterie artizanală modelele de sonicator UP400St (400 wați) sau UIP1000hdT (1000 wați) oferă o capacitate de procesare suficientă, o unitate industrială de fabricare a înghețatei va instala modelele de sonicator de mare capacitate UIP6000hdT (6000 wați) sau UIP16000hdT (16.000 wați).
Tabelul de mai jos vă oferă o indicație privind capacitatea aproximativă de procesare a ultrasonicatoarelor noastre:

Literatură / Referințe

• 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.