Immagine cortesemente concessa dal prof.Douglas Goff, University of Guelph, Canada.

 

La struttura di un gelato a base di latte e panna dipende fortemente dall’impalcatura di grassi che si costruisce durante il processo di lavorazione. Analizzare quindi alcuni aspetti della dinamica di formazione, ci fornisce degli strumenti predittivi riguardo la componente reologica del prodotto finito.

Come immaginabile sono innumerevoli i processi che concorrono alla sua genesi, e tra questi un ruolo chiave lo hanno i meccanismi di formazione della membrana adsorbita dai globuli di grasso, aspetto primario ma non unico nella regolazione dell’adesione degli stessi.

Come sappiamo infatti i globuli di grassi nella miscela base tenderebbero ad attrarsi se non fosse per l’insieme di proteine e altre molecole anfifiliche che interessano la loro superficie. L’insieme di queste forze dà origine alle cosiddette forze colloidali.

La natura e i meccanismi di azione di tali interazioni sono solo parzialmente chiariti e non mancano alcuni risvolti curiosi. Ad esempio si è scoperto un legame con la quantità e tipologia di gas disciolti nel mezzo. In particolare pare che la forza attrattiva, una delle varie esercitata tra i globuli di grasso, sia dovuta all’adesione di microbolle sulla superficie idrofobica. Degassando il liquido in effetti si assiste a una minore forza attrattiva, addirittura comparabile alla presenza di emulsionanti!

Tornando a livelli più praticabili, un assunto del tutto generale e operativo è quello di considerare la stabilità del sistema regolata da:

  • Rapporto grassi/slng;

  • Tipologia di grassi e proteine;

  • Molecole surface active;

  • Grado di cristallizzazione dei grassi;

  • Grandezze dei globuli ed eventuale modifiche sotto omogeneizzazione;

  • Tempi di maturazione;

  • Elettroliti presenti e aggiunti.

In sintesi quindi è una questione di formulazione e di processo produttivo adottato.

Non approfondirò i singoli fattori della ricetta e del processo di lavorazione, già affrontati in letteratura, intendo invece illustrare brevemente l’aspetto dinamico, in particolare legato alla mantecazione, di cui poco si parla.

All’interno del mantecatore infatti i globuli di grasso entrano in contatto soprattutto in virtù delle forze idrodinamiche che si generano.

Si possono fare innanzitutto alcune considerazioni qualitative attraverso la seguente equazione, valida in ambito browniano, per determinare il rateo di collisione Fs dei globuli di grasso:

Fs=3GΦ2πr3{F} rsub {s} = {3*G* {Φ} ^ {2}} over {π {r} ^ {3}}

Dove Φ è la loro frazione volumica, r il raggio del globulo e G è il gradiente di velocità. Quindi ​​ all’aumentare del gradiente di velocità, dovuto nel nostro caso agli sforzi di taglio nel cilindro, aumenta anche il rateo di collisione.

Insomma incrementando la velocità dell’albero ho più collisioni dei globuli di grasso, e questo fenomeno appare intuitivo. Forse meno ovvio è che tale rateo è più alto per i globuli di grasso più piccoli. Questo va tenuto conto per una eventuale presenza di omogeneizzazione, dove per di più la membrana viene ​​ indebolita.

C’è da precisare che gli sforzi di taglio generati non dipendono solo dalle caratteristiche della macchina e dal suo uso (geometria dell’albero, maggiore tempi di residenza, etc).

Ad esempio un impiego maggiore di emulsionanti determina un incremento delle forze per un aumento di viscosità della miscela dovuta a un’immissione maggiore di proteine provenienti dalla membrana. Un discorso equivalente si può fare in presenza di omogeneizzazione. Per non parlare dell’aggiunta di addensanti, fibre, e proteine che la viscosità l’aumentano in maniera diretta.

È chiaro inoltre che la collisione nuda e cruda tra i globuli non basta. Per creare struttura deve avvenire una certa interazione degli stessi, che dipende in buona parte dal grado e tipo di cristallizzazione oltre ai fattori colloidali.

Questi ultimi sono piuttosto complessi. Una delle forze più curiose in gioco contempola l’effetto Marangoni-Gibbs, si veda per curiosità la formazione degli archetti nel vino.

Riguardo la cristallizzazione invece è essenziale che il globulo contenga un certo rapporto grasso solido/liquido. Questo rapporto dipende da: punto di fusione dei grassi, quantità e tipologia degli emulsionanti, temperature e tempi in gioco, etc. Una struttura ottimale prevede il 60-80% di grassi solidi.

Introducendo per queste ragioni il parametro E di efficienza di collisione, che varia da 0, in cui non si ha alcuna collisione efficace, a 1 in cui sono tutte efficaci, possiamo giungere all’espressione:

dndt=12FsE{dn} over {dt} =- {1} over {2} {F} rsub {s} E

che esprime il cambiamento del numero di globuli di grasso nel tempo. Si deduce così che l’aggregazione dei grassi può essere modulata attraverso il rateo di collisioni e la loro efficacia. Ciò avviene sia attraverso macchine e processi (velocità dell’albero, geometria, rapporto volume albero/cilindro, pressione di omogeneizzazione, tempi di maturazione miscela, etc.) che mediante formulazione della ricetta, potendo ottenere un gelato dalla diversa palatabilità e shelf-life strutturale.

 

Quest’opera è distribuita con Licenza Creative Commons Attribuzione – Non commerciale 3.0 Italia

 

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