Ruben Porto è un abile gelatiere gallese, foriero di interessanti iniziative tra cui il bellissimo sito http://icecreamscience.com che vi invito a visitare. D’accordo con lui ho deciso di tradurre alcuni suoi articoli che possono essere di interesse per il gelatiere professionista e ricercatore. A convincermi è stata la qualità delle sue indagini, la rigorosità nel citare le fonti e il linguaggio chiaro con cui affronta gli argomenti. Questa settimana il tema riguarda l’aria nel gelato. Al termine della seconda parte, la settimana prossima, troverete una ricca bibliografia sull’argomento.

traduzione da http://icecreamscience.com/air-in-ice-cream/


Il ciclo produttivo del gelato inizia con la formulazione della ricetta, per poi procedere con la pastorizzazione, l’omogeneizzazione e la maturazione della miscela. Segue quindi l’aerazione e il congelamento che caratterizzano la fase di mantecazione, l’indurimento e lo stoccaggio. Durante la mantecazione (nota anche come congelamento dinamico), l’aria viene quindi incorporata fino a raggiungere circa il 50% del volume (Goff & Hartel, 2013) attraverso l’azione di sbattimento e miscelazione dell’albero e delle pale raschianti. Un controllo accurato della quantità di aria incorporata nel gelato, overrun, e la distribuzione delle dimensioni delle bolle d’aria ,è fondamentale per la texture del gelato, la fusione e la durezza (Sofjan & Hartel, 2003; Xinyi et al., 2010).

1. Distribuzione delle grandezze delle bolle

Durante il congelamento dinamico, le bolle d’aria si formano già con un volume consistente, per poi venire progressivamente ridotte di dimensioni dallo sforzo di taglio dell’albero motore e delle pale raschianti (Goff & Hartel, 2013). Le bolle d’aria più piccole disperse producono una sensazione più cremosa durante il consumo (Eisner et al., 2005).

Per rompere le bolle d’aria e formarne di più piccole, è necessario un elevato sforzo di taglio locale. Questa sollecitazione di taglio è governata dalla velocità di rotazione dell’albero e delle lame raschianti ,e dalla viscosità della miscela che si sta trasformando in gelato (Sofjan & Hartel, 2003).

1.1. Velocità dell’albero

Un aumento della velocità di rotazione si traduce in un diametro medio della bolla più piccolo (Den Engelsen et al., 2002). In uno studio sulla dimensione delle bolle di una schiuma prodotta in un mixer dinamico, Kroezen (1988) ha rilevato che il diametro medio della bolla diminuiva con l’aumentare della velocità di rotazione. Questo è stato ascritto ad un aumento dello sforzo di taglio nel mixer a velocità di rotazione più elevate. Allo stesso modo, Gido et al. (1989) hanno rilevato che l’aumento della velocità di rotazione di un mixer dinamico ha causato una diminuzione del diametro medio della bolla.

L’aumento della velocità dell’albero motore, tuttavia, sembra avere un effetto negativo sulla dimensione dei cristalli di ghiaccio, anche se sembrano esserci risultati controversi sulla portata di questo effetto. La dimensione del cristallo di ghiaccio è un fattore critico nella formazione del gelato fine e cremoso (Donhowe et al., 1991). Il gelato fine e cremoso richiede infatti che la maggior parte dei cristalli di ghiaccio sia piccola, con dimensioni comprese tra 10 e 20 μm. Se molti cristalli sono più grandi di questo, il gelato sarà percepito come grossolano o ghiacciato (Drewett & Hartel, 2007; Goff & Hartel, 2013).

Hartel (1996) sostiene che l’aumento della velocità di agitazione o il numero di lame raschianti ha un effetto significativo sulla formazione di cristalli di ghiaccio durante il congelamento del gelato. Questo perché l’aumento della velocità di agitazione provoca un aumento di temperatura. Il risultato è che i cristalli di ghiaccio sono più grandi.

Russell et al. (1999) hanno anche riscontrato che l’aumento delle velocità dell’albero ha comportato un aumento delle dimensioni dei cristalli di ghiaccio. Drewett & Hartel (2007), tuttavia, hanno rilevato solo un leggero aumento, Koxholt et al. (2000) invece non hanno trovato alcun effetto, e Inoue et al. (2008) hanno riscontrato effetti misti sulla dimensione dei cristalli di ghiaccio.

Cook & Hartel (2010) sostengono che è possibile che la velocità dell’albero stessa non sia un fattore predittivo diretto della dimensione dei cristalli di ghiaccio. Invece, la generazione di calore da parte dell’albero potrebbe fornire una migliore correlazione con le dimensioni dei cristalli di ghiaccio.

1.2. Viscosità

Hirt et al. (1987) hanno rilevato che un aumento della viscosità della fase liquida produce una dimensione media della bolla più piccola. Allo stesso modo, Den Engelsen et al. (2002) hanno rilevato che un piccolo aumento della viscosità della miscela liquida produce una diminuzione delle dimensioni della bolla. Tuttavia è stato anche riscontrato, che al di sopra di una certa viscosità, si osserva un aumento delle bolle grandi e in generale il processo di formazione delle bolle sembra ritardato.

Gli stabilizzanti sono noti per aumentare la viscosità della fase acquosa. Chang & Hartel (2002b) hanno scoperto che l’aggiunta di stabilizzante ha causato un aumento della viscosità, che a sua volta ha indotto la formazione di bolle d’aria più piccole durante le prime fasi del congelamento. Tuttavia, dopo circa 10 minuti di congelamento, le viscosità erano pressoché le stesse indipendentemente dal livello dello stabilizzante, il tutto comunque con bolle d’aria più piccole.

La formazione di ghiaccio durante la fase di congelamento dinamico è necessaria anche per l’incorporazione dell’aria. Questo perché durante il congelamento si forma una sospensione di cristalli di ghiaccio che, insieme alla fase liquida crioconcentrata, fa aumentare notevolmente la viscosità del gelato (Goff & Hartel 2013). Questa maggiore viscosità migliora la stabilizzazione delle bolle d’aria e consente di ridurne la dimensione. Allo stesso modo, Chang & Hartel (2002b) trovarono che il congelamento è necessario per rompere le bolle d’aria incorporate. Nelle fasi iniziali del congelamento, la viscosità apparente aumenta, causando così una riduzione delle dimensioni massime delle bolle d’aria a causa dell’elevato sforzo di taglio.

1.3. Tempo di residenza

Il tempo che una miscela trascorre in una macchina, detto tempo di permanenza o residenza, durante il congelamento dinamico, influisce sulle dimensioni della bolla d’aria: tempi di permanenza più lunghi producono bolle d’aria più piccole. Ciò è dovuto al fatto che una maggiore sollecitazione rompe le bolle d’aria in bolle più piccole (Chang & Hartel, 2002b, Thakur e altri, 2005). Kroezen (1988) trovò nalogamente che un tempo di permanenza più breve aumentava il diametro medio della bolla.

Tuttavia, Koxholt et al. (2000) notarono che la fase di congelamento dinamico deve tener conto dei fenomeni concorrenti poiché sono necessari tempi di congelamento più brevi per produrre piccoli cristalli di ghiaccio, ma tempi di congelamento più lunghi per bolle d’aria più piccole. Per questo motivo, suggeriscono che la pre-aerazione può essere una buona scelta per controllare meglio le strutture di gelato.

1.4. Pre-areazione

La pre-aerazione prima della mantecazione, induce un incorporamento di aria e una pre-destabilizzazione del grasso. Gli effetti della pre-aerazione si traducono in bolle d’aria leggermente più piccole con una migliore percezione di cremosità e morbidezza, specialmente nel gelato a basso contenuto di grassi (Tharp & Young, 2007; Burmester & others, 2005).
Tuttavia, Kusumaatmaja (2009) ha riscontrato una scarsa correlazione tra l’entità della pre-areazione e la dimensione delle bolle d’aria. Questo probabilmente a causa del taglio relativamente basso prima che la miscela fosse congelata. Windhab & Wildmoser (2002) notano anche che senza i cristalli di ghiaccio presenti per fornire viscosità e stabilità alla struttura del gelato, le bolle d’aria sono inclini alla coalescenza, il che riduce l’impatto della pre-aerazione.

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