La tecnologia avanza a ritmo seguendo le nuove esigenze date dalla domanda. Ciò accade in tutti i fronti e in questo caso la troviamo sulla produzione casearia. Nella food-industry vengono sviluppati nuovi processi che permettono di incrementare e migliorare la qualità, in modo efficiente, del processo produttivo, garantendo una miglior sicurezza alimentare prolungandone la conservazione.
Il processo di cui parlo prevede l’utilizzo degli ultrasuoni. Esso è economico, veloce, semplice, atossico, e soprattutto ecologico e a risparmio energetico.
Vengono impiegati ultrasuoni ad alta intensità (HIU, che hanno frequenze comprese tra 20 e 100 kHz) che inducono dei cambiamenti meccanici, fisici e chimici del materiale a causa del fenomeno di cavitazione acustica: ossia per l’alta pressione si andranno a creare microbolle nel liquido che collasseranno successivamente.
Questa tecnica viene impiegata per la produzione di gelato e altri prodotti caseari. La tecnologia HIU permette di ridurre la formazione di cristalli di ghiacci (rendendo più omogeneo e cremoso il composto), riduce il tempo di congelamento e previene la formazione di ghiaccio sulla sua superficie.
Quando le onde ultrasoniche passano attraverso un liquido, in questo caso un medium lattoso, si verifica la cavitazione acustica a causa dell’interazione tra le onde acustiche, il liquido e il gas disciolto. Di seguito è riportata in figura la rappresentazione del processo. Le bolle di cavitazione derivano da nuclei di gas disciolto nel medium. Esse crescono a causa della compressione e decompressione delle onde HIU fino a raggiungere un punto critico della dimensione per poi collassare violentemente.
Il collasso delle microbolle provoca dei punti caldi dati da accumuli di energia locali, generando temperature e pressioni molto elevate. Per via di questi effetti, nei cicli di produzione alimentare, essendo l’acqua il principale solvente, le condizioni di cavitazione rompono i legami H-OH, formando radicali H e OH. Nella produzione casearia, ciò produce l’ossidazione dei lipidi, che rendono il prodotto gommoso, e degli aromi. Per evitare questi inconvenienti si riducono gli HIU a 20kHz, dove la formazione degli ossidanti è insignificante.
Tornando al gelato, esso è una miscela multifase: contiene globuli di grasso, bolle d’aria, schiuma e cristalli di ghiaccio dispersi in un siero di proteine, sali e zuccheri disciolti.
Il gelato non verrà mai abbandonato poiché regala sempre momenti di felicità nelle calde estati. Essendo poi consumato da una buona fetta di popolazione, la produzione industriale sarà sempre in via di sviluppo.
I ricercatori hanno quindi condotto studi sulle microstrutture del gelato per migliorarne la qualità funzionale e nutrizionale. Il processo più importante è il congelamento poiché influisce sulle proprietà organolettiche del gelato. Quindi, recenti studi con l’utilizzo degli HIU hanno mostrato ottimi risultati sul congelamento.
Nessuno ama i pezzettini di ghiaccio nel gelato, o forse sì. Tuttavia, il meccanismo di congelamento causato dagli HIU non è stato ancora completamente chiarito. Una teoria è che il violento collasso di queste bolle provocate dalla cavitazione acustica può generare alti gradi di super-raffreddamento che danno inizio alla nucleazione del ghiaccio, creando zone locali di alta pressione (>5GPa) in brevissimo tempo. La forza generata dal collasso delle bolle di cavitazione è così forte che frammenta tali cristalli, creandone di più piccoli.
Gli HIU permettono anche un rapido congelamento fornendo cristalli di ghiaccio più piccoli ed uniformi per un gelato di ottima qualità. Questo effetto è dato dalla violenta agitazione data dalla cavitazione, dove il moto turbolento delle microbolle formate permette il trasferimento di calore da una massa all’altra, riducendo così il tempo di congelamento.
Con questa tecnica si evitano i classici congelatori che per conducibilità congelano il prodotto sulla superficie. Gli HIU, quindi, evitano questo problema e in questo modo vengono ridotti anche i costi di produzione.
Ai giorni d’oggi, i produttori sono sempre più disposti a utilizzare gli HIU nei processi lattiero-caseari, soprattutto per la produzione dello yoghurt. Inoltre, è considerata una tecnologia verde per la creazione di processi ecocompatibili.
Tuttavia, sebbene sia stato ampiamente utilizzato nei laboratori, non lo è ancora stato completamente integrato nei settori produttivi, sono quindi necessari ulteriori studi per l’uso industriale degli HIU.
Fonti:
Akdeniz, V., & Akalın, A. S. (2019). New approach for yoghurt and ice cream production: High-intensity ultrasound. Trends in Food Science & Technology, 86, 392-398. (https://doi.org/10.1016/j.tifs.2019.02.046)
Copertina:
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