Studio delle proprietà reologiche del gelato ottenuto mediante ultrasuoni ad alte potenze

Ice cream is the most popular dairy dessert in the world. It is a very appreciated food regardless of age, sex, business name, religion and ethnicity. It is a complex and heterogeneous matrix, consisting of fats, proteins, sugars, air, water, mineral salts and ice crystals. Stabilizers and emulsifiers may also be present since they favor the coalescence of fat globules and, consequently, the aggregation of droplets, which supports the structure of the air cells. The aim of this thesis is twofold: 1) to compare the standard production process, that is, the control, with the high-power ultrasonic processing; 2) to study the rheological properties of ice cream. The production process of ice cream consists of the preparation of the mixture, pasteurization at 85°C, freezing at -10°C, extrusion of the finished product and finally the ice cream is put in a blast chiller at -30°C. In order to achieve the intended goal, analysis of liquid rheology was carried out on the ice cream matrix, to evaluate viscosity, solid rheology analysis, using the ball probe, to evaluate hardness and spreadability, melting test, to evaluate melting and finally the analysis of the zeta-sizer, to evaluate the size of the particles and aggregates present inside. As a result, in the samples treated by ultrasounds the fat cells have been shown to be heterogeneous due to their breaking speed, the stabilization time of the emulsifying proteins, and the high temperature, which makes fats more fluid resulting in flocculation and coalescence. These two phenomena are blocked by emulsifying proteins, which "protect" the fat cells and stabilize the emulsion. Moreover, the cavitation has increased the mobility of particles and allowed the aggregation between fats and milk proteins. Considering then the other properties of ice cream, viscosity has proven to be increased. In some cases, a sort of net has slowed the melting. Because of the highly heterogeneous results, tests using low power (<90W) for short times are recommended.

Il gelato è il dessert lattiero-caseario più conosciuto e diffuso al mondo. È un alimento molto apprezzato indipendentemente da età, sesso, ragione sociale, religione ed etnia. Si tratta di una matrice complessa ed eterogenea, costituita da grassi, proteine, zuccheri, aria, acqua, sali minerali e cristalli di ghiaccio. Possono essere presenti anche stabilizzanti ed emulsionanti, i quali favoriscono la coalescenza dei globuli di grasso, quel fenomeno che porta all’aggregazione di goccioline, importante per sostenere la struttura delle cellule d’aria. La tesi proposta ha l’obiettivo di confrontare il processo produttivo standard, ossia il controllo, con il processo produttivo in cui si ricorre all’utilizzo di ultrasuoni ad alte potenze e di studiare le proprietà reologiche della matrice in questione. Il processo di produzione del gelato è costituito dalla preparazione della miscela, dalla pastorizzazione a 85°C, dalla mantecazione a -10°C, dall’estrusione del prodotto finito e infine dall’abbattitura a -30°C. Al fine di raggiungere l’obiettivo preposto, sulla matrice di gelato sono state effettuate analisi di reologia liquida, per valutare la viscosità, analisi di reologia solida, mediante la sonda a sfera, per valutare la durezza e la spalmabilità, il melting test, per valutare lo scioglimento e infine l’analisi dello zeta-sizer, per valutare le dimensioni delle particelle e degli aggregati presenti all’interno. A conclusione delle analisi, nei campioni trattati mediante ultrasuoni, è stato notato che i globuli di grasso sono eterogenei a causa della velocità di rottura, del tempo di stabilizzazione da parte delle proteine emulsionanti e dell’alta temperatura, la quale rende il grasso più fluido con conseguente flocculazione e coalescenza. Tali due fenomeni vengono bloccati dalle proteine emulsionanti, che “proteggono” i globuli di grasso e stabilizzano l’emulsione. Inoltre, la cavitazione aumenta la mobilità delle particelle e permette l’aggregazione tra globuli di grasso e proteine del latte. È stata riscontrata una maggiore viscosità e, in alcuni casi, la formazione di una sorta di rete, che rallenta lo scioglimento. Poiché i risultati ottenuti sono eterogenei, è consigliato l’utilizzo di tale tecnologia utilizzando basse potenze per tempi brevi. In seguito, sono state effettuate delle prove utilizzando delle basse potenze (<90W), per avere una maggiore comprensione delle modifiche ed interazioni che avvengono all’interno della matrice di gelato.