La Ciencia de los helados

Abstract

La industria de los helados en todo el mundo es un gran negocio global que se encuentra en constante crecimiento y evolución. Hablar de helados es hablar de un alimento de gran complejidad. Un sistema en el que coexisten diversos subsistemas en total armonía. Sin embargo, para el consumidor, el helado suele verse como un alimento simple y que asocia con el placer, el disfrute y la diversión. Paradójicamente lo que parece tan simple es un tanto complejo. La ciencia y la tecnología del helado han recorrido un largo camino desde su creación. Los avances tecnológicos se han realizado en relación a ingredientes y procesos, mientras que los avances científicos, en la comprensión de la funcionalidad de dichos ingredientes. La investigación relacionada con los ingredientes para helados se basa en: examinar los efectos de ciertos ingredientes sobre las propiedades químicas o físicas del helado y/o centrarse en determinar la funcionalidad específica de dichos ingredientes, así como su efecto en la microestructura del alimento. Por ejemplo, muchos trabajos se han enfocado en estudiar las contribuciones que los ingredientes o sus componentes hacen a la microestructura y a las propiedades coloidales: comprensión y control de la recristalización del hielo, reconocimiento de la importancia de la transición vítrea en la estabilidad del producto congelado, estabilizadores y los últimos desarrollos en el área de proteínas estructurantes a partir de fuentes naturales (las llamadas "proteínas anticongelantes"), avances en la comprensión y control de la desestabilización de la grasa y la funcionalidad del emulsionante, y un mayor conocimiento de la funcionalidad de las proteínas en la interfaz de la burbuja de aire y su estabilidad. Hoy en día se reconocen la importancia de la estructura de la grasa y los aspectos coloidales del helado, debido a su importancia para la moldeabilidad, la retención de la forma durante la fusión y la textura suave. Con el surgimiento de la demanda de los productos bajos en grasa, es esencial entender cómo crear estructuras equivalentes. Los emulsionantes se incluyen en la mayoría de las formulaciones industriales por su efecto sobre la estructura de la grasa, desplazando las proteínas de la interfase aérea y haciendo que los glóbulos de grasa sean más susceptibles a la coalescencia parcial. La funcionalidad emulsificante, la composición de la interfase grasa y su papel en la coalescencia parcial continúan recibiendo considerable atención entre los investigadores. La proteína láctea está presente en formulaciones de helado como parte del componente de sólidos lácteos no grasos, que tradicionalmente ha sido suministrado por la porción de lactosuero, y por la inclusión de leche condensada o leche en polvo. Las proteínas se adsorben en la interfase grasa durante la homogeneización, para dar estabilidad al glóbulo graso. Otra área muy importante de la investigación de los ingredientes y de la estructura es la recristalización del hielo y la funcionalidad del estabilizador. El helado, por supuesto, contiene cristales de hielo. Las formulaciones necesitan asegurar que los cristales de hielo se sometan a recristalización lo más lentamente posible, y que es una de las funcionalidades de los estabilizadores polisacáridos. También ha habido mucha discusión reciente sobre la importancia del estado vítreo para la estabilidad en almacenamiento. Todo esto lleva a concluir que aún queda mucho camino por recorrer en la investigación y comprensión de la ciencia del helado. Aún se requiere la participación de diversas ramas de la ciencia, por ejemplo, la coloideoquímica, para intentar dar una discusión exhaustiva de las diversas interacciones ocurridas al interior del helado.

Full text

CIBCIA 2017
© J.S. Ramírez-Navas 1
La Ciencia de los helados
Juan Sebastián Ramírez-Navas
Grupo GIPAB, Escuela de Ingeniería de Alimentos
Universidad del Valle
CONTENIDO
Helados
Revista Colombiana de Investigaciones Agroindustriales –RECIA
Centro Agropecuario de Buga
Contenido
Introducción
Clasificación
Composición
Preparación
Parámetros de calidad
I&D+i
Referencias
jsrn
INTRODUCCIÓN
Helados
Revista Colombiana de Investigaciones Agroindustriales –RECIA
Centro Agropecuario de Buga
Helados
•Definición:
–"Es el producto
higienizado, obtenido a
partir de una mezcla de
grasa y proteínas de leche,
con edulcorantes y otros
ingredientes, presentado
al consumidor en estado
de congelación total o
parcial según la variedad
del helado".
Resolución 2310 de 1986
jsrn
Ciencia de los Helados
jsrn
Ingredientes
Procesamiento
Microestructura Textura
Ciencia de los alimentos
Lactología
Fisicoquímica
Ingeniería de Alimentos
Ingeniería química
Ingeniería mecánica
Termodinámica
Fenómenos de transporte
Ciencia de los materiales
Análisis Sensorial
Ciencia de los materiales
Ciencia de los coloides
Fisicoquímica
Microscopía
Características
organolépticas
Química de alimentos
Análisis sensorial

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Historia
Rey Tang de Shang
(A.D. 618-97)
jsrn
Marco Polo
(1254-1324)
Historia
•Se atribuye a Francisco
Procopio la producción
industrial del helado,
ya que en el siglo XVII
ideó un aparato que
conseguía
homogeneizar el hielo,
el azúcar y las frutas.
jsrn
Historia
•En 1843, la norteamericana Nancy
Johnson inventó la primera heladora
mecánica.
•Ella vendió su patente a Kitchen
Wholesaler por $200 usd.
jsrn
Historia
"Johnson Patent Ice-Cream Freezer" (1848)
jsrn
Historia
Juri-Morales, G., y Ramírez-Navas, J. S.
(2015). El helado desde la antigüedad hasta
nuestros días. Heladería Panadería
Latinoamericana, 233(1), 60-68.
jsrn
https://goo.gl/RtKBz9
CLASIFICACIÓN
Helados
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Clasifican de los helados
•Se clasifican en
–Helados de crema
•Fabricados exclusivamente a partir de productos lácteos,
•Que pueden contener grasa de origen vegetal
–Sorbetes
•Fabricados con zumos de frutas, grasa láctea y sólidos no
lácteos
–Helados, sorbetes o granizados
•Fabricados con agua, azúcar y concentrados de frutas o
saborizantes
jsrn
Helados de crema
•Helado de crema
–Contiene un mínimo de un 8%
de MG y un 2,5% de proteínas,
ambas de origen lácteo.
•Helado de leche
–Contiene al menos un 2,5% MG
y un 6% de proteínas lácteas.
•Helado de leche descremada
–Contiene como máximo un
0,30% de MG de origen lácteo
y como mínimo un 6% de
extracto seco magro lácteo.
•Helado
–Contiene como mínimo un 5%
de MG alimenticia y las
proteínas son exclusivamente
de origen lácteo.
jsrn
COMPOSICIÓN
Helados
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Ingredientes
Tipo de
helado
MG SLNG Azúcar E/E Agua
Overrun
% p/p % p/p % p/p % p/p % p/p % v/v
De crema
10 11 14 0,4 64,6 100
De leche
412 13 0,6 70,4 85
Sorbete
2 4 22 0,4 71,6 50
De agua
0 0 22 0,2 77,8 0
jsrn
•Materia grasa: Leche, crema de leche, mantequilla, grasa vegetal, GLA (grasa láctea anhidra
•Sólidos lácteos no grasos: proteínas, sales y lactosa
•Azúcar: sacarosa sólida o líquida (el 10% del azúcar puede ser glucosa o edulcorantes no
azucarados)
•E/E: Emulsionante y estabilizante
•Agua: puede incluir sustancias colorantes y aromas
PREPARACIÓN
Helados
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Elaboración del helado
jsrn
Mezclado Pasteurización Homogenización Enfriamiento
Maduración
Congelación continua
Empacado
Endurecimiento Almacenamiento
Ingredientes
líquidos
Ingredientes
sólidos
Adición Sabor/Color
Incorporación de aire
Helado

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El helado de crema que sale del congelador
continuo tiene una textura similar al helado
blando y tiene congelada del orden del 40%
de su contenido en agua
Congelación continua
jsrn
Planta de producción
jsrn
Planta de producción con una capacidad de 500 L/h de helados de crema
1. Módulo que contiene la preparación del mix,
2. Calentador de agua
3. Tanque de mezcla y procesado
4. Homogeneizador
5. Intercambiador de calor de placas
6. Panel de control
7. Unidad de enfriamiento de agua
8. Tanques de maduración
9. Bombas de descarga
10. Congeladores continuos
11. Troceado de frutas
12. Llenadora rotativa
13. Llenadora manual de tarrinas
14. Unidad CIP (Cleaning In Place)
Planta de producción
jsrn
Planta de producción a gran escala para la producción de 5 000 a 10 000 L/h
de distintos tipo de helados
A. Almacenamiento de materias primas
B. Disolución de ingredientes y mezclado
1. Unidad de mezcla
2. Intercambiador de placas
3. Depósito de mezclas
C. Pasteurización, homogeneización y normalización e MG del mix
4. Intercambiador de placas
5. Homogeneizador
6. Tanque de MGL o aceite vegetal
D. Planta de producción de helado de crema
7. Tanques de maduración
8. Congeladores continuos
9. Congelador de helados de palo
10. Unidad de envoltura y agrupamiento
11. Unidad de encartonado
12. Llenadora de conos
13. Túnel de endurecimiento
14. Línea de encartonado
15. Transporte de retorno para bandejas vacías
16. Extrusor de túnel y bandeja
17. Unidad de recubrimiento con chocolate
18. Túnel de enfriamiento
19. Unidad de envoltura
20. Unidad de encartonado
21. Cámara de conservación de congelados
PARÁMETROS
DE CALIDAD
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Del mix al helado: Overrun
jsrn
%𝒐𝒗𝒆𝒓𝒓𝒖𝒏 = 𝑷𝒆𝒔𝒐 𝑽𝒐𝒍.𝒎𝒆𝒛𝒄𝒍𝒂−𝑷𝒆𝒔𝒐 𝑽𝒐𝒍.𝒅𝒆 𝒉𝒆𝒍𝒂𝒅𝒐 𝒇𝒊𝒏𝒂𝒍
𝑷𝒆𝒔𝒐 𝑽𝒐𝒍.𝒅𝒆 𝒉𝒆𝒍𝒂𝒅𝒐 𝒇𝒊𝒏𝒂𝒍 ∗𝟏𝟎𝟎
Parámetros de calidad
Tiempo de caída de
primera gota
50 g de helado en una malla de 56
orificios*cm-2 (Tambde 2 4.7±0.96 °C).
Tiempo de derretimiento
Tiempo necesario para derretir 30 gde
producto.
24
(Granger et al., 2005) jsrn

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Caída de Primera Gota y
Tiempo de derretimiento
Curva de derretimiento de helados con tres concentraciones de
emulsionante Procream (0,3%, 0,5% y 1,0%)
Rengifo Velásquez y Rubiano Vargas [2015] jsrn
Parámetros de calidad
Ramírez Navas, J. S., Rengifo Velásquez, C.
J., y Rubiano Vargas, A. (2015). Parámetros
de calidad en helados. Revista RECITEIA,
15(1), 79-94. .
jsrn
https://goo.gl/ufSgEK
I&D+i
Helados
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0
2
4
6
8Olor
Color
Sabor
Textura
749 821 316 920
Evaluación del efecto de la fortificación con lactosuero sobre las
propiedades físicas y sensoriales en helado duro de vainilla
Andrés Fernando Pérez Serrano, Andrés Mauricio Valdés Mondragón, Juan Sebastián
Ramírez Navas
jsrn
Nivel
Fortificación
% Derretimiento
Caída Primera
Gota (s)
0% 50,7 ± 0,83 a 414 ± 46,90 a
10% 41,6 ± 1,19 b 670 ± 41,90 b
15% 15,9 ± 0,83 c 852 ± 20,67 c
20% 8,6 ± 0,68 d 978 ± 60,93 d
abcdValores que no comparten una letra son significativamente
diferentes
% de derretimiento y caída de primera de gota
de muestras de helados fortificados con
lactosuero
821≡ Blanco, 920≡ 10%, 749≡ 15%, 316≡ 20%
Perfil sensorial de helados con y sin
fortificación con lactosuero
Evaluación del efecto de la adición de inulina sobre las propiedades
fisicoquímicas y sensoriales de un helado probiótico
Yisell Diez Libreros, Lilia Marcela Grisales Cataño, Juan Sebastián Ramírez Navas
jsrn
96
98
100
102
104
106
C H3i H4i H6i
Overrun
c
b, c
b
a
Overrun de muestras de
helado probiótico enriquecido
con inulina
Porcentaje de derretimiento en los
diferentes tratamientos
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0 15 30 45 60
% Derretimiento
Tiempo (min)
C H3i
H4i H6i
50
52
54
56
58
60
62
64
66
68
70
28 29 30 31 32
% Derretimiento
Tiempo (min)
C
H3i
H4i
H6i
Concentración de los probióticos
durante el tiempo
0,0E+00
5,0E+07
1,0E+08
1,5E+08
2,0E+08
2,5E+08
3,0E+08
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
Concentración en UFC/g de producto
Semana de analisis
C H3i H4i H6i
Estudio de la estabilidad de FOS (Fructooligosacáridos) en un Helado
prebiótico durante su almacenamiento.
Claudia Lorena González Aguirre, Juan Sebastián Ramírez Navas
jsrn
Derretimiento (%) vs
Tiempo (min)
Overrun y sólidos totales %FOS estable en el helado prebiótico
vs tiempo de almacenamiento

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BIBLIOGRAFÍA
Helados
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Bibliografía recomendada
•BYLUND, G. Dairy processing handbook. USA: Tetra Pak Processing
Systems AB, 2003. 452 p.
•Di Bartolo, E. (2005). Guía para la elaboración de helados.
Argentina : Secretaría de Agricultura, Ganadería, Pesca y Alimentos.
•Fritz, T. Fabricación de Helados. España: Editorial ACRIBIA. 1989,
303 p.
•HUBERT. Encyclopedia of Dairy Sciences. Oxford: Elsevier, 2002
•HUI, Y.M. Dairy Science and Technology Handbook: Principles and
properties. New York, NY, USA: VCH, 1993. 400 p.
•WALSTRA, P., WOUTERS, J.T.M. Y GEURTS, T.J. Dairy science and
technology. 2nd ed. Boca Raton: CRC/Taylor & Francis, 2006. 782 p.
p.
jsrn
Agradecimiento
jsrn
A mi Familia
A mis estudiantes
A la EIA-UV
Al PQ-USC
A todos los colaboradores
Gracias por su atención!!!
Juan Sebastián Ramírez-Navas
juan.sebastian.ramirez@correounivalle.edu.co
Grupo GIPAB
Escuela de Ingeniería de Alimentos
Facultad de Ingeniería, Universidad del Valle
Cali –Colombia