Estructura de helado

HELADO

Estructura de helado

Se puede decir que el helado es uno de los productos alimenticios más complejos, con múltiples fases que pueden influir en la calidad y los atributos del producto. Los ingredientes de la mezcla suministran agua, grasa, sólidos lácteos no grasos (micelas de caseína, proteínas de suero de leche, lactosa y sales lácteas), azúcares (sacarosa y almidón parcialmente hidrolizado, incluyendo glucosa, maltosa y sacáridos superiores), estabilizadores y emulsiones fi bras. El aire se agrega posteriormente antes de la congelación dinámica. Todos estos contribuyen a los elementos estructurales en el helado (Fig.

11.1). La grasa permanece como gotas globulares parcialmente cristalinas, emulsionadas, o se convierte en grupos de glóbulos de grasa parcialmente fusionados, un proceso conocido como desestabilización de la grasa que se potencia por la acción de los emulsionantes en la interfaz del glóbulo graso. El agua se convierte en cristales de hielo. El aire se bate en pequeñas burbujas. Los azúcares y estabilizantes se congelan y se concentran en la fase sérica no congelada. La funcionalidad de las proteínas contribuye a las estructuras de grasa y aire mediante la adsorción a las interfaces y a la fase no congelada al proporcionar propiedades de retención de agua y volumen, y ambas aportan viscosidad. Las estructuras / componentes encontrados en el helado incluyen:

1. Suero. Incluso en las temperaturas de almacenamiento más frías, no toda el agua se congela en el helado. Esta agua contiene azúcares y sales disueltos, así como también cualquier proteína y estabilizadores de fase acuosa. Es esta fase del suero la que forma la laminilla entre las otras estructuras (hielo, aire, glóbulos grasos y racimos, micelas, etc.). Cuando se enfría por debajo de su temperatura de transición vítrea (Tg), la fase del suero se vuelve vidriosa por naturaleza. La Tg de un helado típico está por debajo de -32 ° C, lo que significa que la fase del suero no está en estado vítreo en condiciones normales de almacenamiento.
2. Cristales de hielo. Como postre congelado, los cristales de hielo son un componente integral del helado. Los cristales de hielo deben ser lo suficientemente pequeños para proporcionar una sensación suave en la boca y derretirse fácilmente en la boca. Los cristales de hielo generalmente varían en tamaño desde unas pocas micras hasta más de 100 m m, con un tamaño promedio entre 35 y 45 m m para helados endurecidos. Después de la congelación dinámica, aproximadamente la mitad del wat

Figura 11 

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. Fig. 11.1 Ilustración de la estructura de la mezcla de helado y helado. La mezcla de helado contiene los glóbulos de grasa parcialmente cristalinos y micelas de caseína como partículas discretas en una solución de azúcares, sales, proteína de suero de leche dispersa, estabilizadores, etc. La superficie del glóbulo de grasa demuestra la adsorción competitiva de micelas de caseína, suero globular parcialmente desnaturalizado proteínas, b-caseína y emulsionantes agregados. El helado contiene los cristales de hielo, las células de aire y los glóbulos de grasa parcialmente fusionados como fases discretas dentro de un suero no congelado que contiene el material disuelto. Los aglomerados de grasa parcialmente fusionados se adsorben en la superficie de las celdas de aire, que también están rodeadas por proteínas y emulsionantes, y unen las burbujas a través de las laminillas que se encuentran entre ellas. Altamente schemati

1. Celdas aéreas. Hasta o más de la mitad del volumen de helado es aire, con valores de desbordamiento (el aumento en el volumen de la incorporación de aire como un% del volumen de la mezcla) que puede variar desde un 25% hasta un 150% . Esta fase del aire se encuentra como células finamente dispersas con un rango de tamaño entre algunas micras hasta más de 100 m m. El tamaño medio de las celdas de aire se encuentra a menudo entre 20 y 25 m m. Las células de aire proporcionan una textura ligera a los postres congelados

. 4. Glóbulos y racimos gordos. En la mezcla de helado, las gotitas de emulsión individuales están típicamente entre aproximadamente 0,5 y 2 o 3 m m con un tamaño promedio de aproximadamente 0,8 m m. Después de la congelación, se forman grupos de glóbulos grasos como resultado de la coalescencia parcial de los glóbulos individuales. Los racimos varían en tamaño entre 5 y 10 m hasta 70-80 m m, con algunos conglomerados que alcanzan más de 100 m m. Esta coalescencia parcial de los glóbulos de grasa a menudo se caracteriza por un porcentaje de desestabilización de la grasa, dado comoEstas coalescencias parciales de los  glóbulos grasos a menudo se caracterizan por un porcentaje de desestabilización de la grasa, dado como

 la proporción de conglomerados por encima de algún tamaño a las gotas iniciales de la emulsión. Los racimos de glóbulos gordos son uno de los parámetros importantes que determinan las propiedades de retención de forma y las tasas de fusión.

 5. Estructura de proteína / estabilizador. La mezcla de helado contiene tanto caseínas como proteínas de suero en una proporción que depende de las fuentes lácteas utilizadas en la formulación. Las caseínas se encuentran en forma micelar con un tamaño medio de aproximadamente 0,3-0,4 m m, mientras que las proteínas de suero se disuelven en la fase acuosa / suero. Los diversos estabilizadores (proteínas y gomas) utilizados en el helado adquieren estructura y orientación según la naturaleza de la molécula y sus interacciones con los otros componentes del helado. Algunos pueden formar un gel débil mientras que otros permanecen disueltos en la fase acuosa. Las interacciones entre los estabilizantes y las proteínas lácteas también pueden afectar en gran medida las características del helado, especialmente cuando se someten a una separación de fases termodinámicas. Un resumen de los componentes en helado junto con algunos atributos importantes se proporciona en la Tabla 11.1. La conversión de la mezcla de helado en un postre congelado implica el procesamiento en condiciones que simultáneamente inducen la formación de estas estructuras. La homogeneización durante la fabricación de la mezcla establece la distribución del tamaño del glóbulo de grasa y permite la adsorción de proteína a la interfaz de grasa recién formada para estabilizarla. El envejecimiento permite que la grasa cristalice y también proporciona tiempo para la reorganización de la capa superficial adsorbida debido a la acción de los emulsionantes para desplazar las proteínas de la interfaz. La mezcla líquida que entra al barril de congelación contiene glóbulos de grasa suspendidos y proteínas coloidales, así como carbohidratos disueltos, sales y proteínas. Esta mezcla líquida se transforma en un producto viscoso y multifásico que contiene cristales de hielo dispersos y células de aire, glóbulos de grasa parcialmente fusionados y proteínas coloidales unidos por una solución de alta viscosidad con azúcares disueltos, estabilizadores, proteínas y sales (Goff 2002). La figura 11.1 proporciona un diagrama esquemático de helados mezclados y terminados. En la congelación dinámica, los cambios más importantes son la formación de cristales de hielo, la incorporación de aire (desbordamiento), la formación de pequeñas células de aire y la desestabilización (o coalescencia parcial) de la emulsión de grasa. Cada uno de estos pasos es crítico para la producción de un helado de alta calidad con las características físicas deseadas y debe ocurrir ya sea que la congelación se realice en procesos discontinuos o continuos. Sin embargo, las diferencias en la formación de estos elementos estructurales pueden ocurrir según el tipo de congelador utilizado para hacer el helado y el tipo (y cantidad) de ingredientes utilizados en la mezcla. El producto de la congelación dinámica es suave y fluible, pero el grado de rigidez varía con la fórmula, el proceso, el diseño del congelador, el desbordamiento y la temperatura. La desestabilización de la grasa y la formación de diminutas células de aire dan como resultado un producto seco y relativamente rígido a medida que sale del congelador. El transporte y el empaquetado del producto se ven afectados por cada una de estas variables. Cada una de las estructuras y fases mencionadas anteriormente afectan los atributos físicos y sensoriales del helado. Además, las interacciones entre estas estructuras y fases durante el almacenamiento generalmente causan el deterioro del producto y el final de la vida útil (ver Capítulo 12).

(ver el capítulo 12).

Tabla

 ELEMENTOS MICROESTRUCTURALES  

FASE DE SUERO

Como la fase continua que interactúa con cada una de las otras fases / estados presentes en el helado, el suero no congelado es lo que mantiene unida a toda la estructura. Está compuesto por cualquier agua que no se congele a la temperatura del producto y todos los componentes disueltos, incluidos azúcares, sales, algunas proteínas y algunos estabilizadores. Las propiedades de la fase del suero dependen de la composición de la mezcla y la temperatura (ver Cap.3)

A medida que la temperatura del helado disminuye, más y más agua se convierte en hielo y la fase fluida restante se vuelve cada vez más concentrada ya que el hielo se congela en forma esencialmente pura (otras moléculas se excluyen del hielo a medida que se forman los cristales). En consecuencia, el punto de congelación de la fase no congelada de la mezcla disminuye a medida que el hielo cristaliza debido a esta concentración de congelación. Suponiendo que hay equilibrio de volumen de fase (es decir, el helado contiene la cantidad máxima de hielo permitida por el diagrama de fase a esa temperatura), la relación entre temperatura y porcentaje de agua congelada viene dada por la curva de depresión del punto de congelación de la mezcla (según cálculo en el capítulo 6). Dependiendo de la temperatura de estirado (a medida que el helado se retira del congelador) y la composición del helado, entre 33% y 67% del agua inicial en la mezcla se cristaliza en la etapa de congelación dinámica, y el proceso de endurecimiento puede cuenta para la congelación de un 23-57% adicional. Esta relación entre temperatura, punto de congelación y porcentaje de hielo congelado se puede ver esquemáticamente en la figura 11.2. Estas curvas de congelación se convierten en un valor incalculable para los procesadores al controlar la cantidad de agua congelada, por lo tanto, la dureza, a cualquier temperatura dada, como dentro de un congelador de gabinete (consulte la Fig. 5.13). Especialmente para el helado a granel que se va a recoger, es esencial que las curvas de congelación para productos y sabores múltiples se combinen para garantizar que se alcanzan niveles similares de dureza. La depresión del punto de congelación es una función de la concentración molar de solutos presentes en la solución (ley de Raoult); por lo tanto, los azúcares mono y disacáridos (sacarosa, lactosa) y las sales lácteas son los principales contribuyentes a la depresión del punto de congelación. Los cálculos detallados para determinar las curvas de congelación se proporcionan en el Cap. 6. El aumento en la concentración de la fase sérica con la disminución de la temperatura también conduce a un aumento en la viscosidad de la fase sérica a medida que se congela cada vez más hielo. Si la concentración de sustancias disueltas aumentara hasta un punto en el que solo 18-20% del agua original permaneciera sin congelar, el punto de congelación alcanzaría una temperatura a la cual no se podría formar más hielo debido a limitaciones de movilidad molecular (es decir, ya no se congela el hielo porque las moléculas de agua no son lo suficientemente móviles para moverse e incorporarse a la red cristalina de hielo). Este punto a menudo se denomina temperatura de transición vítrea a la máxima concentración de congelación, Tg '. A menudo se usa un diagrama de estado para la sacarosa, que se muestra en la figura 11.3, para describir el comportamiento aproximado de fase / estado del helado. Como se ve, hay dos temperaturas de transición, Tg 'a ~ -40 ° C y Tm' a ~ -32 ° C (Sahagian y Goff 1995; Goff y Sahagian

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