ES2328463T3

ES2328463T3 - Producto congelado aireado.

Info

Publication number: ES2328463T3
Application number: ES02727354T
Authority: ES
Inventors: Ulrich Adolphi; Andrew Richard Cox; Mark Kirkland; Scott Singleton
Original assignee: Unilever NV
Current assignee: Unilever NV
Priority date: 2001-03-09
Filing date: 2002-03-04
Publication date: 2009-11-13
Anticipated expiration: 2022-03-04
Also published as: AU2002257611B2; DE60233204D1; ATE438309T1; CA2439894A1; BR0207998A; MXPA03008025A; US6726949B2; EP1365659A1; EP1365659B1; CA2439894C; WO2002071861A1; IL157497A0; US20030068421A1

Abstract

Un producto congelado aireado que comprende menos del 8% en peso de grasa y que se caracteriza porque el producto congelado aireado comprende laminillas de grasa, y tras haber sido fundido y enfriado, comprende laminillas de grasa y glóbulos esféricos de grasa en una proporción de las laminillas con respecto a las esferas superior al 0,0

Description

Producto congelado aireado.

Campo de la invención

La presente invención se refiere a un producto congelado aireado que tiene bajo contenido de grasa. Más concretamente, la invención se refiere a un producto congelado aireado de postre que tiene un bajo contenido de grasa, en el que al menos parte de la grasa está presente en forma de laminillas y que alcanza propiedades físicas y sensoriales que están más comúnmente asociadas con productos de mayor contenido de grasa.

Antecedentes de la invención

Los productos aireados congelados tales como el helado son mezclas complejas que a menudo se definen en términos de fase continua y fase dispersa. La fase continua es una combinación de una solución descongelada, una emulsión de grasa y una suspensión de sólidos en líquido. El agua, el azúcar, los hidrocoloides, las proteínas y otras sustancias solubles forman la solución descongelada. En la fase acuosa hay sólidos insolubles suspendidos, incluyendo cristales de hielo y sólidos lácteos. La fase continua también está constituida por burbujas de aire dispersas o
espuma.

Los ingredientes y las variables de procesamiento usados en su producción dictan las características de esta mezcla y, por tanto, los atributos sensoriales del producto aireado. El helado de calidad, por ejemplo, debería producir una sensación en boca suave y cremosa como resultado de un elevado nivel de homogeneidad de los componentes. La textura de un helado se refiere a su suavidad y se percibe mediante la manipulación del helado en la boca. La característica está directamente relacionada con el tamaño del material cristalino presente. La mayoría de la grasa y del agua presente está en estado cristalino, pero los cristales de hielo y las celdas de aire forman una dispersión de grano más grueso que los glóbulos de grasa. La aspereza observada cando hay presentes cristales perceptibles se considera generalmente una característica de la disminución de la calidad.

Además de controlar el grado de cristalización del producto aireado congelado, se deben controlar las propiedades físicas del complejo de helado congelado para obtener un helado de calidad. Tal producto no debería fundirse demasiado rápido a temperatura ambiente para, por ejemplo, conservar su firmeza ante la cuchara durante el período de su consumo. Sin embargo, el producto se debe fundir al exponerlo a temperaturas elevadas, debiendo, en concreto, presentar un comportamiento de fusión gradual y controlada dentro de la boca cuando esté siendo consumido.

La estabilidad y el tamaño de las celdas de aire del producto congelado aireado influyen en las características de fusión y en la sensación en boca del producto. Una vez extruido el helado, por ejemplo, la estabilidad y el tamaño de las celdas dependen de las propiedades mecánicas de la interfase de aire y de las propiedades del medio que rodea a las celdas. La interfase comprende emulsionantes, tales como proteínas, glóbulos de grasa y glóbulos o pequeñas gotas de grasa aglomerada. Debido a su forma, los glóbulos se identifican comúnmente con "esferas", pudiéndose configurar innumerables formas a partir de la combinación de aquellos glóbulos al aglomerarse. Sin embargo, la protuberancia parcial de estos glóbulos y aglomerados desde la interfase junto con la grasa completamente dispersada en la fase continua también estabiliza indirectamente el producto aireado.

Estos aglomerados de grasa se forman durante el procesamiento de la emulsión de helado. La grasa presente en la premezcla (simplemente, la mezcla de los ingredientes del helado antes de las etapas de homogenización y pasteurización) es emulsionada cuando se homogeniza la premezcla para formar glóbulos de grasa. El grado de emulsificación depende del tipo de grasa, de las proteínas y de otros emulsionantes presentes en la premezcla. Comúnmente, la mezcla homogenizada que contiene grasa emulsionada luego es pasteurizada para formar lo que se conoce en la técnica como "mezcla", madurada durante un período de tiempo y, posteriormente, congelada, aireada y extruida. La aglomeración real de la grasa emulsionada tiene lugar durante el procedimiento posterior de congelación y aireación.

Los ingredientes emulsionantes se deben seleccionar para que permitan que tenga lugar esta aglomeración de la grasa. La posibilidad de obtener demasiada aglomeración (lo que resulta en una sensación aceitosa al ingerirse el producto aireado final) y ninguna aglomeración (que resulta de una estructura pobre para el producto) es considerable.

Los emulsionantes de bajo peso molecular controlan el grado de aglomeración de la grasa desestabilizando parcialmente la membrana de los glóbulos de grasa. Aunque hay un número de emulsionantes de grado alimentario adecuados, los ésteres de monoglicérido y diglicérido de ácidos grasos son los que se usan comúnmente.

Durante el tiempo de maduración de la mezcla usada para formar el producto aireado, la acción de los emulsionantes de bajo peso molecular provoca la reorganización de las proteínas en la interfase de aceite/agua, siendo alguna proteína desorbida. El estado de la capa interfacial al final de este tiempo de maduración determinará la estabilidad de los glóbulos de grasa ante el posterior procedimiento de cizalla y aireación. Cuanto menor es la estabilidad de la emulsión, mayor será la aglomeración de grasa que se producirá durante el procesamiento. Durante la maduración de la mezcla, cristalizará parte de la grasa líquida. Este procedimiento de cristalización, sin embargo, no conduce a ningún cambio significativo de la geometría del glóbulo de grasa.

Desde comienzos de los años 80, ha habido una demanda creciente por productos de confitería y postres, tales como helados y productos relacionados, que tengan un valor calorífico reducido.

La reducción de la cantidad de grasa del helado sería el modo más eficaz de reducir el valor calorífico, pues ésta tiene un valor calorífico por gramo que es superior al de los hidratos de carbono. Si se reduce la cantidad de grasa del helado, surgen dificultades considerables al reducirse su eficacia de estabilización de la estructura. Además, hay atributos sensoriales clave del helado, tales como la textura cremosa, el revestimiento de la boca y su espesura que están dominados por el comportamiento de flujo del producto aireado durante su fusión; los cambios en el contenido de grasa alteran la viscosidad de la mezcla y la estructura de las celdas de aire del producto aireado.

Para compensar la reducción de la estabilidad al reducir el contenido de grasa, las soluciones incluirían el uso de un polisacárido como estabilizador y la modificación de proteínas (que también son adsorbidas en la interfase de celdas de aire). Estos cambios en la formulación tienen resultados insatisfactorios en cuanto al gusto y a la textura del helado. Una solución alternativa consiste en reemplazar las grasas típicas del helado (triglicéridos) por un material que simule a la grasa. El documento WO91/11109 (Whelan et al.) revela la sustitución de la grasa por poliésteres de ácidos grasos de poliol que tienen al menos cuatro grupos de ácido graso, conteniendo cada grupo de 2 a 24 átomos de carbono. Estos poliésteres conservan las propiedades organolépticas del helado, pero tienen la desventaja de que bien tienen un efecto laxante no deseable o dejan una sensación cérea en la boca.

Recientemente, en la industria heladera se han utilizado tecnologías de homogenización para disminuir el tamaño y aumentar el número de glóbulos de grasa del producto de helado. Esto proporciona una mejor distribución de la grasa disponible en el producto con una reducción de la grasa. Sin embargo, para mantener la funcionalidad máxima de las pequeñas gotas de aceite, el sistema emulsionante necesita estar ajustado (según lo descrito en Barfod N. M. et al. "Effects of Emulsifier on Protein-Fat interactions in the Ice Cream Mix during Ageing: Quantitative Analysis". Fat Science and Technology, 93 (1991) 24-29), siendo ventajosas las condiciones de cizalla elevada, tales como aquéllas aplicadas por una extrusión a baja temperatura. Tales tecnologías no se encuentran fácilmente disponibles y son costosas.

Por lo tanto, es un objeto de la invención proporcionar un producto congelado aireado que tenga un bajo contenido de grasa, pero una estabilidad elevada y una resistencia a la fusión a temperaturas ambiente.

Otro objeto de la invención consiste en proporcionar un producto congelado aireado que presente una fusión controlada y gradual al ser expuesto a las temperaturas de la boca cuando está siendo consumido.

Otro objeto de la invención consiste en proporcionar un producto congelado aireado de postre que tenga un bajo contenido de grasa, que dé una sensación en boca de espesura y cremosidad.

Otro objeto más de la invención consiste en proporcionar un producto congelado aireado que pueda ser producido de un modo económico usando las tecnologías fácilmente disponibles.

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Resumen de la invención

Estos y otros objetos de la invención se consiguen mediante la presente invención, que comprende un producto congelado aireado que comprende menos del 8% en peso de grasa y se caracteriza porque el producto congelado aireado comprende laminillas de grasa, y una vez ha sido fundido y enfriado comprende laminillas de grasa y glóbulos esféricos de grasa a una proporción de las laminillas con respecto a las esferas superior al 0,02.

En la presente invención los glóbulos esféricos de grasa como se conocen en las mezclas estándar son sustituidos en parte por laminillas de grasa, tal que las laminillas de grasa coexisten con los glóbulos y aglomerados en la mezcla y el producto aireado congelado.

[El término glóbulos de grasa esféricos incluye tanto gotas individuales como aglomerados formados a partir de estas gotas como se conocen en las mezclas estándar. La totalidad de tales glóbulos, identificados por una fractura esférica cuando se observan en un microscopio electrónico de transmisión según lo descrito más adelante en la presente memoria, está incluida en la determinación de la proporción entre laminillas y esferas].

Se ha observado por microscopio de barrido electrónico que tales laminillas existen tanto en la lámina que rodea las celdas de aire como en la fase continua del producto congelado aireado. Las laminillas mejoran la homogeneidad de la fase continua y la tolerancia a la temperatura del producto aireado congelado en comparación con los productos aireados congelados estándar que contienen ese nivel de grasa y no incluyen laminillas de grasa.

Preferiblemente, el producto congelado aireado cumple la condición de que el porcentaje de pérdida de masa tras 120 minutos es menor del 90% a 20ºC.

Preferiblemente, el producto alimenticio aireado cumple la condición de que el porcentaje de pérdida de masa tras 120 minutos es menor del 100% a 37ºC.

Preferiblemente, la proporción de las laminillas con respecto a las esferas es mayor de 0,05. Más preferiblemente, la proporción de las laminillas con respecto a las esferas es mayor de 0,6. Lo más preferible es que la proporción de las laminillas con respecto a las esferas sea mayor de 0,1.

Preferiblemente, el producto aireado congelado comprende menos del 6% en peso de grasa. Más preferiblemente, el producto comprende menos del 4% en peso de grasa.

Preferiblemente, el producto aireado congelado se fabrica a un esponjamiento de entre el 30% y el 200%, y más preferiblemente, a un esponjamiento de entre el 50 y el 150% (estando esponjamiento definido en "Ice cream" por W. S. Arbuckle, Ari Publishing, 1972, p. 194).

Un componente preferido del producto aireado congelado es el emulsionante, que está presente para dispersar las partículas de grasa. Además, los emulsionantes facilitan la incorporación de aire durante la congelación para proporcionar una dispersión más fina de las células de aire que confiera un cuerpo y una textura más suaves, y una fusión más lenta al producto aireado resultante. La cantidad completa de emulsionante que es eficaz dependerá del tipo de emulsionante y de la composición en concreto del producto congelado. Preferiblemente, el producto congelado aireado comprende del aproximadamente 0,05 al 0,2% en peso de emulsionante de bajo peso molecular no
proteico.

Como se sabe en la técnica, la premezcla del producto congelado, antes de ser procesado para formar el producto congelado aireado, comprende una emulsión de aceite en agua, mediante la que hay algunos emulsionantes presentes en la interfase de aceite/agua y otros están presentes en la fase de grasa homogénea. Para la formación de las laminillas de grasa durante la maduración de tales premezclas, es preferible que el tipo de grasa tenga una proporción de sólido:líquido relativamente elevada en la fase de grasa presente a la temperatura de maduración. En segundo lugar, la grasa usada debe tener el hábito de formar cristales de gran tamaño dentro de la fase de grasa homogénea, una característica que no sólo depende del tipo de grasa, sino también de los aditivos, tales como emulsionantes, que estén presentes. Además, es preferible que la grasa y el emulsionante y otros aditivos que se vayan a incluir en la interfase de aceite/agua sean seleccionados tal que la tensión interfacial de la interfase de aceite/agua presente en la premezcla sea lo suficientemente baja como para permitir la transición de la esfera a la laminilla.

Es preferible que el producto aireado congelado comprenda una cantidad eficaz de la grasa seleccionada del grupo constituido por aceite de coco endurecido, aceite de almendra de palma, aceite de soja endurecido y aceite de colza.

Es preferible que el emulsionante comprenda monoglicéridos de ácidos grasos insaturados, denominados de aquí en adelante monoglicéridos insaturados. El grado de saturación de los ácidos grasos y los derivados de los mismos se cuantifica normalmente por el índice de yodo (IY). El índice de yodo se define como el número de gramos de yodo adsorbidos por 100 gramos de grasa o de aceite. Se entiende que los ácidos grasos y los derivados que tienen índices de yodo superiores a 3 están al menos parcialmente insaturados, significando "parcialmente" una mezcla de ácidos grasos o derivados saturados y (mono- o poli-insaturados). Es preferible que los monoglicéridos usados en la presente invención tengan un índice de yodo mayor de 50.

Aunque la invención se revela con referencia específica al helado, se entenderá que el término producto aireado congelado incluye todos los productos adecuados. En circunstancias en las que la grasa no está presente de manera convencional en un producto congelado aireado, pero se incluye por razones de textura, ese producto pertenece al alcance de la presente invención.

El producto aireado congelado de la presente invención también puede comprender otros compuestos e ingredientes que pueden ser seleccionados entre agua, estabilizadores, edulcorantes, tales como sacarosa, y proteínas.

El agua proporciona una fase acuosa continua en la que las grasas emulsionadas pueden estar dispersas o suspendidas. Tras la congelación, la fase acuosa proporciona cristales de hielo. El origen del agua puede ser agua añadida o podría ser suministrada a partir de ingredientes líquidos, tales como aquéllos usados para suministrar sólidos lácteos diferentes de la grasa. El nivel de agua puede ser variado según las propiedades estructurales deseadas y el nivel de otros componentes. Habitualmente, los productos congelados aireados comprenden del 50 al 75% de agua en peso.

Los estabilizadores se encuentran comúnmente presentes en los productos congelados aireados, aunque cabe destacar particularmente que los efectos estabilizadores de las laminillas de grasa pueden permitir la sustitución de los estabilizadores en un número de aplicaciones de los productos aireados congelados. Los estabilizadores adecuados incluyen alginatos, gelatina, goma acacia, goma guar, goma karaya, goma garrofín, carragenano y sales del mismo, goma xantana, celulosa microcristalina, éteres de celulosa o mezclas de los mismos. La cantidad de estabilizador es preferiblemente menor del 1% en peso.

Los productos aireados congelados de la invención pueden formar parte de cualquier producto alimenticio compuesto tal como, por ejemplo, helado cubierto o un barquillo relleno de helado. Además, el producto congelado aireado puede comprender otros ingredientes de productos alimenticios convencionales, tales como aquéllos seleccionados entre colorantes naturales o artificiales, extractos, esencias o concentrados aromatizantes, fruta entera o triturada, o trozos y coberturas de frutos secos según proceda.

Los productos aireados congelados de la presente invención pueden ser producidos mediante los procedimientos convencionales usados para el producto en cuestión. Por ejemplo, se pueden producir helados bajos en grasa usando procedimientos de producción de helados convencionales, incluyendo aquéllos que tienen etapas de homogenización y/o pasteurización. En tales procedimientos, la inclusión de aire tiene lugar comúnmente a la vez que se congela el producto. Aunque las laminillas de grasa que están presentes pueden aumentar la viscosidad del producto antes de la aireación, la aireación del producto a los niveles preferidos de laminillas se puede conseguir mediante el uso de, por ejemplo, tecnología MF75 de APV o mezcladores alternativos, tales como mezcladores Hobart 5-L.

La figura 1 es una micrografía electrónica de barrido (MEB) de un producto aireado congelado producido según la presente invención. El producto aireado congelado usado para esta MEB fue fabricado a partir de una formulación que comprendía el 4% en peso de aceite de coco (AC) con el 0,3% de Hymono-7804 (H7804), cuyas especificaciones se describen más adelante. La imagen fue registrada a una ampliación de 4.000.

Como se puede observar a partir de la MEB, las laminillas coexisten con los glóbulos y la grasa aglomerada que, como los glóbulos, se distinguen por la forma esférica o elíptica. En este producto congelado aireado, hay una interfase homogénea de aire, siendo el medio circundante homogéneo.

Las laminillas de grasa tienen una superficie significativamente superior a una esfera del mismo volumen. Aunque las tecnologías de homogenización pueden tener el efecto similar de aumentar la superficie eficaz de una cantidad fija de grasa formando un número mucho mayor de esferas a partir del contenido de grasa original, el cambio de esfera a laminilla que tiene lugar durante la maduración de la mezcla que va a ser usada para formar el producto congelado aireado de esta invención implica un aumento significativamente mayor en esa superficie.

El aumento de la superficie de la grasa da como resultado un aumento de la viscosidad de la mezcla que puede compensar el reducido contenido de grasa y genera las propiedades de fusión deseadas.

Sería de esperar que la presencia de la forma de laminilla de los cristales a diferencia de las esferas diera como resultado que la grasa tuviera una dispersión más gruesa en el helado que podría afectar a la sensación en boca y, conjuntamente, a la calidad del producto congelado aireado. Sin embargo, se ha demostrado que los productos aireados congelados según esta invención tienen una mayor percepción de la grasa caracterizada por un aumento de la textura cremosa, la espesura y el revestimiento de la boca. No se ha observado una textura inicial de hielo o que se desmenuce fácilmente cuando se consume tras la congelación.

La sensación en boca y la cobertura de la boca están relacionadas con el comportamiento de flujo del producto cuando la estructura de las celdas de aire se rompe en la boca. Esa parte del producto congelado de la que se elimina el aire puede estar relacionada con la reología de la mezcla del producto antes de ser aireado. Tal mezcla en la que las laminillas están presentes presenta unos cambios notables en la reología a medida que aumenta la temperatura, y esto es probado por los valores del módulo de almacenamiento y el módulo de pérdida del producto con la temperatura, que son indicios respectivamente de la solidez y de la fluidez del producto. Como con los glóbulos de grasa esféricos, las mezclas con laminillas de grasa muestran un notable aumento de la fluidez con la temperatura (similar a la fusión). Este comportamiento debe hacer perder cualquier efecto de la forma de cristal en la sensación en boca del producto.

Además, es característico de una mezcla que comprende laminillas que la "fusión" sea al menos parcialmente reversible. Al someter mezclas que contienen laminillas a un régimen de calentamiento-enfriamiento en condiciones de deformación casi constante, se observa el aumento de la fluidez a medida que aumenta la temperatura, pero ante un enfriamiento, la mezcla recupera un módulo de almacenamiento superior que el módulo de pérdida. Aunque puede que el módulo de almacenamiento no recupere su valor original, puede ser un indicio de la reformación de grasa de una estructura de laminilla. Por lo demás, tales propiedades se pueden observar en productos que tienen niveles elevados de estabilizador reversiblemente gelificante. No se ha observado en sistemas que tienen niveles bajos de estabilizador sin laminillas de grasa.

A continuación, se describirán ejemplos de los productos de la invención y ejemplos comparativos únicamente a modo ilustrativo, sin pretender limitar la invención. Los ejemplos serán descritos con referencia a las figuras anexas.

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Ejemplos

Los emulsionantes a los que se hace referencia en la presente memoria: Hymono7804^{TM} (H7804), Dimodan-OT^{TM} y MGP, son emulsionantes industrialmente disponibles reconocidos que se usan comúnmente en la fabricación de productos aireados congelados. Estos emulsionantes son suministrados con las siguientes especificaciones:

Hymono7804^{TM} (H7804): disponible en Quest International, contenido de monoglicéridos 90% min., índice de yodo: 80.

Dimodan-OT^{TM}: disponible en Danisco Cultor; contenido de monoglicéridos 90% min., índice de yodo: 55-65.

MGP es MGP 4223 de Admul, y es una mezcla de mono-/di-glicéridos de ácidos grasos saturados, disponible en Quest International; contenido de monoglicéridos 90% min., monoglicérido al 32% min.

Las siguientes abreviaturas se usan para representar las grasas y los sólidos lácteos presentes:

ACE: aceite de coco endurecido (como HARDCO^{TM} obtenido en Loders Croklaan);

ASE: aceite de soja endurecido (obtenido en Van den Burgh, Brasil)

AP: aceite de almendra de palma (PARHI100^{TM} disponible en Loders Croklaan)

LDP: leche desnatada en polvo

Suero lácteo: suero lácteo concentrado en polvo (contenido proteico del aprox. 30%)

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Formulaciones 1 a 4

a) Preparación de las formulaciones

La tabla I ilustra los ingredientes presentes en las formulaciones 1 a 4 usadas para la evaluación de las laminillas de grasa y las propiedades que confieren a los productos congelados aireados producidos a partir de ellos. En la tabla I, se muestra la cantidad de los ingredientes en porcentaje en peso.

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TABLA I

1

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i) Preparación de la premezcla

La premezcla es la mezcla sin pasteurizar y sin homogenizar de los ingredientes. Se constituyeron 50 kg de premezcla a partir de cada una de las formulaciones de la tabla I añadiendo leche en polvo, azúcares y estabilizador a agua a 55ºC. En estas formulaciones, los emulsionantes fueron disueltos en grasa fundida antes de combinar la mezcla con los ingredientes acuosos.

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ii) Preparación de la mezcla

Entonces se calentó la premezcla hasta 82ºC con un intercambiador de calor de placas, siguiendo con la homogenización con un homogenizador de válvulas monofásico (Homogenizador F-8831 3DDL de APV Crepado) a 14 x 10^{3} kPa de presión. Entonces se pasteurizó la premezcla a esta temperatura durante 25 segundos. Se enfrió la mezcla hasta 5ºC con un intercambiador de calor de placas y luego se recogió en mantequeras de acero inoxidable de 50 kg. Se separaron muestras pequeñas de cada formulación de mezcla para usarlas para un análisis reológico, pero todas las porciones (para estas formulaciones) fueron almacenadas durante 4 horas (tiempo de maduración) a 2ºC.

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iii) Preparación de las mezclas aireadas

Tras el tiempo de maduración especificado, se congelaron las mezclas. Se usó un congelador M75 APV para procesar todas las mezclas. Todos los productos aireados se produjeron a un esponjamiento del 100% con un rendimiento de mezcla de 40 l/h. La temperatura de extrusión fue de entre -4 y -6ºC. Se recogieron los productos en cartones de papel encerado de 500 ml y se endurecieron en un túnel de congelación a -35ºC durante 2 horas antes del almacenamiento a -25ºC.

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iv) Procesamiento de los productos congelados aireados para un análisis de las MET

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Se fundieron muestras de aproximadamente 25 cm^{3} de helado en una incubadora a aproximadamente +50ºC y se mantuvieron a +50ºC durante 10 minutos. Entonces se enfriaron las muestras a 20ºC y se almacenaron a +4ºC durante 24 horas. Después de esto, se separaron las muestras en fases. Se tomó una muestra de una gota de la zona central de la capa superior espesa y se enfrió de golpe usando un KF80 de Reichert Jung con una temperatura del bloque de cobre de -184ºC.

Se fracturaron por congelación las muestras usando un CFE 50 de Cressington a -184ºC, se grabaron a -98ºC durante 9 minutos y se replicaron en un soporte unidireccional de Pt/C con un ángulo de 45º y de C giratorio con un ángulo de 90º. El espesor de la cubierta varió entre 1,8 a 2,8 nm del Pt/C y de 7,3 a 15 nm del C. Se hicieron flotar las réplicas usando cloroformo/metanol lavado con agua destilada (proporción de 2:1) durante varias horas, se recogieron sobre rejillas para MET de Au con malla de 200 a 1.000 y se secaron durante toda la noche a temperatura ambiente. Si tras el examen inicial se hizo necesaria otra limpieza de las réplicas se usó ácido crómico acuoso saturado durante una noche, seguido de varios lavados de agua destilada y secados al aire.

Las réplicas se examinaron usando un MET 1220 de Jeol y las imágenes representativas adquiridas usando el programa informático AnalySiS se combinaron con una cámara mega plus de Kodak. Las imágenes se analizaron usando un sistema de análisis de imágenes Carl Zeiss KS400.

La figura 2 es una micrografía electrónica de barrido según la formulación 1. La imagen fue registrada a una ampliación de 20.000.

La figura 3 es una micrografía electrónica de barrido según la formulación 2. La imagen fue registrada a una ampliación de 20.000.

La figura 2 representa una imagen de MET de un helado estándar que no incluye laminillas. El experto en la técnica con el uso de sus conocimientos objetivos localizaría claramente los glóbulos de grasa presentes por su fractura esférica. Por el contrario, en la figura 3, se demuestra que estos glóbulos coexisten con cristales de grasa que muestran una notable estructura laminar.

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v) Análisis de las imágenes de MET y de los resultados

Se analizaron las imágenes de MET de las fracturas de congelación para las formulaciones 1 a 4 con el fin de obtener la proporción de laminillas:esferas como se explica resumidamente más adelante.

A la definición de las formas de las laminillas y las gotas se llegó usando un "conjunto de entrenamiento" de las imágenes. A modo ilustrativo, los conjuntos de entrenamiento usados para describir las formas de las "laminillas" y las formas "esféricas" se muestran en las figuras anexas, en las que:

la figura 4a muestra las formas de entrenamiento digitalizadas que denotan gotas.

la figura 4b muestra las formas de entrenamiento digitalizadas que denotan laminillas.

El usuario traza un círculo alrededor de todas las partículas de gotas y de laminillas presentes en el intervalo de las imágenes del conjunto de entrenamiento usando un programa informático de análisis de imágenes Carl Zeiss Vision GmbH KS 400 (versión 3.0) para capturar estos contornos hechos a mano.

Luego se realizó una descripción de estas "formas" de entrenamiento mediante un análisis de Fourier de la forma del contorno (se usaron 25 términos harmónicos para describir cada partícula). El análisis se basa en el enfoque del radio vector según lo descrito por A. G. Flook: Acta Stereologica 1984 Vol. 3, N.º 2 pp. 159-164, "A Comparison of Quantitative Methods of Shape Characterisation" y las referencias de esa memoria. Tal función analítica está comercialmente disponible en A. G. Flook y se puede adquirir e instalar como un componente del paquete de análisis de imágenes KS 400.

Entonces se realizó la clasificación de la forma de las partículas (laminilla o esfera) usando un análisis de los componentes principales de los datos descriptivos de las formas de Fourier. Las clases de las partículas (gotas y laminillas) fueron bien descritas mediante el procedimiento de Fourier, siendo únicamente necesario, por tanto, el primer componente principal para completar la clasificación. El enfoque de los componentes principales para los problemas de clasificación es muy conocido, véase, por ejemplo, J. E. Jackson, "A users guide to principal components" Wiley and Sons Inc. (1991). La fase de clasificación se llevó a cabo desarrollando un algoritmo de los componentes principales con un programa informático de Mathworks Inc. MATLAB versión. 6.0.0.88 (versión 12).

Entonces se empleó este análisis y el esquema de clasificación en las imágenes de MET de las formulaciones según la siguiente metodología:

i) el usuario traza un círculo alrededor de todas las partículas de la fase de grasa que están totalmente contenidas en la imagen de MET.

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ii) Los datos de superficie de todas las partículas de grasa se capturan usando un paquete informático KS400.

iii) Se realiza un análisis de Fourier de los contornos de estas formas.

iv) La clasificación de los datos de Fourier se realiza para ver a qué clase de "forma" pertenece la partícula (bien a laminillas o a esferas).

v) Entonces se calcula la proporción entre las laminillas y las esferas en base a la superficie total de cada clase de partícula presente.

Proporción laminillas:esferas = Superficie de las laminillas/Superficie de las esferas

Se obtuvieron resultados para cada muestra de formulación 1 a 4 así preparada. En la tabla II, se muestran las medias de los resultados.

TABLA II

2

Como se puede observar en la tabla II, a medida que aumenta la concentración de emulsionante de monoglicéridos insaturados en el producto, también aumenta la proporción de las laminillas con respecto a las esferas. Hay un factor mayor de 10^{2} de diferencias entre la proporción de laminillas:esferas con HY804 al 0% y H7804 al 0,3%.

b) Procedimiento experimental para los análisis de fusión

Se realizaron análisis sobre una rejilla de malla metálica de acero inoxidable que tenía un tamaño de 25 x 25 cm con orificios de 5 mm y un espesor del metal de 1 mm. Debajo de la rejilla se dispuso un recipiente colector (de un volumen lo suficientemente grande como para recoger toda la muestra analizada) y balanzas para pesar el material recogido en el recipiente. Se conectan las balanzas a un sistema de registro de datos para registrar la masa recogida. Se colocaron las rejillas en un armario de fusión configurado en un entorno de temperatura constante de bien 20ºC o 37ºC, y que era capaz de albergar simultáneamente hasta 12 de estas rejillas. Para los análisis a 37ºC, se colocaron bandejas
de agua dentro del armario para aumentar la humedad y evitar que las muestras colocadas en su interior se secaran.

Para cada formulación enumerada en la tabla I, se realizaron análisis de fusión de tres muestras a 20ºC y de tres a 37ºC. Antes de colocarlas en el armario, las muestras de helado fueron equilibradas en un congelador a -25ºC. Se colocó una rejilla de malla en una balanza. Se puso la balanza a cero. Entonces se colocaron las muestras de helado en la rejilla de malla sobre la balanza y se pesaron. Las muestras situadas en sus respectivas rejillas de malla fueron colocadas aleatoriamente sobre las posiciones disponibles del armario de fusión. Una vez colocadas todas las muestras, el sistema de registro de datos midió la cantidad de material recogido por minuto durante un período de tiempo de 240 minutos.

A partir de la masa de la muestra recogida durante este período, se calculó el porcentaje de pérdida de masa de las muestras usando la siguiente fórmula.

100

en la que:

M_{t} = la masa registrada (gramos) a los t minutos

M_{0} = la masa registrada (gramos) al iniciar el análisis, t = 0 minutos

F = Masa inicial del producto (gramos)

Se calculó la media del % de pérdida de masa (%PM) para las tres muestras de cada formulación. La tabla III indica el % de pérdida de masa (medio) para las formulaciones 1 a 4 transcurridos 120 minutos a 20ºC y 37ºC.

Además, se calculó el tiempo de iniciación (t^{4%}) para cada muestra de formulación. Este está definido por el tiempo que transcurre antes de alcanzarse un porcentaje de pérdida de masa del 4%. En la tabla III, también se incluyen los valores medios para cada formulación a ambas temperaturas.

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TABLA III

3

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Los tiempos de iniciación son un indicio de si el producto aireado es propenso a mantenerse estable a la fusión, en concreto, durante el período de consumo del producto.

Como se muestra en la tabla III, la formulación 1 es la menos tolerante a la temperatura de estos productos congelados aireados bajos en grasa. Cuanto mayor es la proporción laminillas:esferas, mayor es la resistencia a la temperatura.

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Formulaciones 5 y 6

Se evaluaron dos formulaciones a concentraciones de emulsionante más bajas que aquéllas usadas para las formulaciones 1 a 4. Estas formulaciones se describen en la tabla IV, estando los valores contenidos en la misma de nuevo expresados en % en peso:

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TABLA IV

4

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Según los procedimientos resumidos anteriormente, se prepararon muestras de estas formulaciones para la formación de imágenes de MET.

La figura 5 es una micrografía electrónica de barrido de una mezcla de helado producida según la formulación 5. La imagen fue registrada a una ampliación de 20.000.

La figura 6 es una micrografía electrónica de barrido de una mezcla de helado producida según la formulación 6. La imagen fue registrada a una ampliación de 20.000.

Tanto la Fig. 5 como la 6 muestran que las estructuras de grasa que tienen fractura laminar están presentes en la mezcla de helado de estas formulaciones. Con este tipo de grasa, se requieren concentraciones muy bajas de emulsionante de monoglicéridos insaturados para la producción de laminillas.

TABLA V

5

Se analizaron las imágenes de MET para obtener la proporción de laminillas:esferas según lo descrito anteriormente. Los resultados se ilustran en la tabla V.

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TABLA VI

6

Cuando se comparan las propiedades de fusión de las formulaciones 5 y 6 con aquéllas de la formulación 1, queda claro que las primeras muestran una mayor resistencia a la fusión a las dos temperaturas evaluadas. Se requieren cantidades muy pequeñas de laminillas para estabilizar el producto congelado aireado de bajo contenido en grasa a temperatura ambiente y promover además la fusión gradual a la temperatura elevada.

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Formulaciones 7 a 10

Se prepararon más formulaciones para evaluar la influencia del tipo de grasa y del tipo de emulsionante en la formación de laminillas y en las propiedades de fusión del producto congelado aireado.

Las mezclas y premezclas de estas formulaciones fueron preparadas según lo descrito anteriormente. La tabla VII de abajo ilustra los ingredientes presentes en las formulaciones. Las figuras representan una vez más el % en peso de los ingredientes.

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TABLA VII

7

TABLA VII (continuación)

8

Además, según los procedimientos anteriores, se prepararon muestras de la formulación 7 para la formación de imágenes de MET y en las que:

La figura 7 es una micrografía electrónica de barrido de una mezcla de helado producida según la formulación 7. La imagen fue registrada a una ampliación de 20.000.

Según lo mostrado en la Fig. 7, la formulación no incluye laminillas, sólo gotas de aceite esféricas. La ausencia de laminillas en este sistema indica que su formación no depende únicamente del tipo de emulsionante. La mantequilla líquida a las temperaturas de maduración tiene una proporción de sólido:líquido relativamente baja en la fase voluminosa de grasa de la mezcla en comparación con el ACE, y esto, sin quedar vinculados a la teoría, puede ser responsable de su falta de formación de laminillas con este tipo de emulsionante.

Según el procedimiento de fusión descrito anteriormente, se examinó una pluralidad de muestras de productos aireados derivados de estas formulaciones para determinar su pérdida de masa media y los datos del tiempo de iniciación a 20ºC y a 37ºC. Los resultados se incluyen en la tabla VIII.

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TABLA VIII

9

La formulación 7 muestra la tolerancia a la temperatura más baja de todas las formulaciones analizadas, independientemente de la presencia de emulsionante de monoglicéridos insaturados. Su bajo tiempo de iniciación indica que su uso como producto aireado congelado en, por ejemplo, un postre no es adecuado.

Ambas formulaciones 8 y 9 muestran efectos de estabilización y de fusión gradual a temperatura elevada. Los tipos de grasa usados aquí están actuando de un modo similar al aceite de coco endurecido.

En la formulación 10, que usó un emulsionante de bajo peso molecular diferente que tenía un nivel diferente de instauración probado por sus índices de yodo revelados anteriormente, también se muestra una mayor resistencia a la temperatura de un nivel similar al de los sistemas sin laminillas.

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c) Análisis reológico de las formulaciones

Para determinar las características reológicas de los sistemas que contenían y que no contenían laminillas, se realizaron análisis reológicos de las formulaciones 2 y 7 en un reómetro AR1000-N (TA Instruments) usando una placa de Peltier para controlar la temperatura. Se usó una geometría de placas de 4 cm de diámetro de acero con un espacio de 1 mm. Se pegó papel de lija a cada placa. Se cargó cada formulación en la placa de Peltier para minimizar el daño.

Se sometieron las formulaciones a ensayos oscilatorios de poca deformación usando un procedimiento de barrido de temperatura. Se usó un programa informático de control instrumental (Rheology Advantage Instrument Control Software, Versión V. I. O. O, TA Instruments). Minimizando la fluctuación de la deformación (debería reconocerse que el control total de la deformación es imposible con un instrumento de esfuerzo controlado tal como éste a medida que aumenta la temperatura) a partir de 0,01 y usando una frecuencia de oscilación de 1 Hz, se calentaron las muestras en una primera etapa desde 10ºC a 40ºC a una velocidad de 1ºC por minuto para permitir que la temperatura se equilibrara. (Cabe destacar en la presente memoria que las formulaciones 2 y 7 contienen grasas que muestran cada una "fusión" a temperaturas menores de 40ºC. En esta invención, se prevén grasas que producirían laminillas y "se fundirían" a temperaturas más elevadas y, en tal caso, sería necesario un barrido de temperatura mayor). Manteniendo la deformación y la frecuencia de oscilación, se dejaron enfriar las muestras en una segunda etapa de 40ºC a 10ºC a una velocidad de 1ºC por minuto. Con el uso del programa Rheology Advantage Data Analysis, Versión V. I. O. 71, disponible en T. A. Instruments, se obtuvieron valores de módulo de pérdida (G'') y de módulo de almacenamiento (G') a lo largo de todo el régimen de temperatura. El módulo de pérdida (G'') es una medida de la respuesta viscosa de la muestra y el módulo de almacenamiento (G') es una medida de la respuesta elástica de la muestra a la deformación aplicada. El módulo de pérdida y el módulo de almacenamiento se definen por la siguiente ecuación:

G' = G* cos 5

G'' = G* sen 5

\quad: en las que \delta es la medida del ángulo de fase entre el esfuerzo aplicado y la respuesta a la deformación, y G* es la proporción instantánea de la amplitud del esfuerzo con respecto a la amplitud de la deformación.

La figura 8 es una representación del módulo de pérdida (G'') y del módulo de almacenamiento (G') con la temperatura durante un régimen de calentamiento-enfriamiento para una mezcla en la que coexisten laminillas y esferas según la formulación 2.

En la Fig. 8, los números de referencia se usan para denotar lo siguiente:

Curva 1:: Módulo de almacenamiento (G') para el régimen de calentamiento

Curva 2:: Módulo de almacenamiento (G') para el régimen de enfriamiento

Curva 3:: Módulo de pérdida (G'') para el régimen de calentamiento

Curva 4:: Módulo de pérdida (G'') para el régimen de enfriamiento

Puntos 5, 6: Puntos de inversión.

La figura 9 es una representación del módulo de pérdida (G'') y del módulo de almacenamiento (G') con la temperatura durante un régimen de calentamiento-enfriamiento para una mezcla de helado que sólo comprende esferas según la formulación 7.

En la Fig. 9, los números de referencia se usan para denotar lo siguiente:

Curva 7:: Módulo de almacenamiento (G') para el régimen de calentamiento

Curva 8:: Módulo de almacenamiento (G') para el régimen de enfriamiento

Curva 9:: Módulo de pérdida (G'') para el régimen de calentamiento

Curva 10:: Módulo de pérdida (G'') para el régimen de enfriamiento

Punto 11:: Punto de inversión.

En la figura 8 y 9 (de las curvas 1 a 7, respectivamente), se muestra que ambas formulaciones 2 y 7 tienen un módulo de almacenamiento mayor que su módulo de pérdida a 10ºC antes del calentamiento. Sin embargo, la solidez del sistema de laminillas, según lo indicado por su módulo de almacenamiento, es mayor que la medida correspondiente para el sistema que no tiene laminillas. Los productos aireados congelados que comprenden mantequilla líquida incluyen, comúnmente, grasa floculada que puede explicar la similitud en la reología. El sistema de laminillas es más eficaz en el aumento del módulo elástico que la grasa globular floculada encontrada en el sistema que no tiene laminillas. (Se podría esperar que esta propiedad se tradujera directamente en la reología de la fase continua del producto
aireado).

Al calentar, ambas formulaciones 2 y 7 pierden su estructura debido a la fusión de la grasa, y el aumento concomitante de la fluidez da como resultado la inversión del módulo de pérdida y del módulo de almacenamiento según lo mostrado en los puntos 5 y 11, respectivamente, de las fig. 8 y 9. Al volver a enfriar la formulación 2, se observa además una segunda inversión (punto 6) mediante la cual el módulo de almacenamiento (curva 2) vuelve a un valor más elevado que el módulo de pérdida (curva 4). Esto indica la reformación de la estructura en la mezcla.

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Al contrario de la formulación 7, no se observa una segunda inversión de las curvas del módulo de pérdida y del módulo de almacenamiento para el régimen de enfriamiento (curvas 8 y 10). Se mantiene un nivel alto de fluidez que indica que no se vuelve a formar estructura de grasa.

Cabe destacar que es posible observar una inversión de la temperatura similar a la del sistema de laminillas para los productos que tienen niveles altos de estabilizador gelificante reversible. Sin embargo, estas formulaciones incluyen una concentración baja de estabilizador de goma guar tal que el estabilizador no puede ser responsable del efecto inversión.

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Formulaciones 11 a 14

Según lo descrito anteriormente, hay un número de variables posibles en los procedimientos de producción de los productos aireados congelados. En la presente memoria, se investigó el efecto de la maduración de la mezcla del producto, de la presión de homogenización usada y de la disolución del emulsionante en el agua (a diferencia del aceite).

Las formulaciones 11 a 14 tienen los ingredientes mostrados en la tabla IX. Se prepararon muestras para los análisis de fusión según los protocolos descritos anteriormente, a excepción de la realización de ciertas etapas experimentales (indicadas en la tabla IX) durante la producción del producto congelado aireado.

Con respecto a la formulación 11, se calentó la premezcla con un intercambiador de calor de placas hasta 82ºC, se homogenizó con un homogenizador de válvulas monofásico APV a 30 x 10^{3} kPa de presión y se pasteurizó durante 25 segundos a esta temperatura.

En la formulación 12, se dispersaron los emulsionantes en la fase acuosa en lugar de hacerlo en la grasa fundida antes de combinar la mezcla con los ingredientes acuosos para formar la premezcla.

Para las formulaciones 13 y 14, tras enfriar la mezcla homogenizada hasta 5ºC con un intercambiador de calor de placas y recogerla en las mantequeras, se maduraron las mezclas durante 1 hora y 24 horas respectivamente (a diferencia de los tiempos de maduración de 4 horas empleados con las formulaciones anteriores).

Los valores de la tabla IX se vuelven a expresar en % en peso:

TABLA IX

10

Según el procedimiento de fusión descrito anteriormente, se examinó una pluralidad de muestras de productos aireados derivados de estas formulaciones para determinar su pérdida de masa media y los datos del tiempo de iniciación a 20ºC y a 37ºC. Los resultados se incluyen en la tabla X.

TABLA X

11

La formulación 11 muestra una tolerancia alta a la temperatura tanto a 20ºC como a 37ºC. Se sabe que cuando se somete una mezcla de helado estándar a una homogenización de alta presión, la grasa se distribuye en la mezcla en una cantidad mayor de glóbulos esféricos de menor tamaño. La alta tolerancia a la temperatura de la formulación 11 se puede explicar por un efecto similar en un sistema de laminillas, mediante el cual la grasa es distribuida entre las laminillas más pequeñas con la influencia concomitante sobre la viscosidad de la fase continua y la estabilización de la estructura de las celdas de aire.

Lo más importante es que la formulación 12 mostró una tolerancia a la temperatura menor que la formulación 3, que sólo se diferenciaba en el procedimiento de mezclado. La modificación de este sistema emulsionante debe afectar a la formación de laminillas y, por tanto, a su función en la estabilización del helado.

De manera similar, las formulaciones 13 y 14 no mostraron una tolerancia a la temperatura significativamente distinta a 20ºC a la formulación 3, que sólo se diferenciaba en el hecho de que la mezcla no fue madurada durante los períodos establecidos. Para este tipo de grasa y emulsionante de bajo peso molecular, puede que la maduración no influya en la cristalización de la grasa hasta el grado comúnmente observado en los productos aireados congelados estándar.

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Formulaciones 15 y 16

Se evaluaron dos formulaciones más, la primera en ausencia de suero lácteo, la segunda en presencia de un porcentaje reducido de grasa en peso. Estas formulaciones se describen en la tabla XI, estando los valores contenidos en la misma de nuevo expresados en % en peso:

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TABLA XI

12

Estas formulaciones fueron sometidas a los análisis de fusión según lo descrito anteriormente. Los resultados se ilustran en la tabla XII.

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TABLA XII

13

La formulación 15, que no contenía suero lácteo, ha mostrado la resistencia a la fusión más elevada a ambas temperaturas de todas las formulaciones evaluadas. El nivel más bajo de grasa de la formulación 16 dio como resultado una tolerancia a la temperatura reducida en comparación con las formulaciones anteriores que tenían ACE al 5% en peso. Esto se debe al menor nivel de laminillas del sistema. Sin embargo, el comportamiento de fusión sigue siendo mejor en comparación con aquellas formulaciones (1 y 7) que no contienen laminillas de grasa.

Claims

1. Un producto congelado aireado que comprende menos del 8% en peso de grasa y que se caracteriza porque el producto congelado aireado comprende laminillas de grasa, y tras haber sido fundido y enfriado, comprende laminillas de grasa y glóbulos esféricos de grasa en una proporción de las laminillas con respecto a las esferas superior al 0,02.

2. Un producto congelado aireado según la reivindicación 1, producto congelado aireado que comprende además un emulsionante.

3. Un producto congelado aireado según la reivindicación 1 o la reivindicación 2, producto congelado aireado que cumple la condición de que el porcentaje de pérdida de masa tras 120 minutos es menor del 90% a 20ºC.

4. Un producto congelado aireado según la reivindicación 3, en el que el porcentaje de pérdida de masa tras 120 minutos es menor del 80% a 20ºC.

5. Un producto congelado aireado según la reivindicación 1 o la reivindicación 2, producto congelado aireado que cumple la condición de que el porcentaje de pérdida de masa tras 120 minutos es menor del 100% a 37ºC.

6. Un producto congelado aireado según la reivindicación 5, en el que el porcentaje de pérdida de masa tras 120 minutos es menor del 90% a 37ºC.

7. Un producto congelado aireado según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en el que la proporción de las laminillas con respecto a las esferas es mayor de 0,6.

8. Un producto congelado aireado según la reivindicación 7, en el que la proporción de las laminillas con respecto a las esferas es mayor de 1.

9. Un producto congelado aireado según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, en el que la proporción de las laminillas con respecto a las esferas es mayor de 10.

10. Un producto aireado congelado según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, producto congelado aireado que comprende una cantidad eficaz de la grasa seleccionada del grupo constituido por aceite de coco endurecido, aceite de soja endurecido y aceite de almendra de palma.

11. Un producto congelado aireado según una cualquiera de las reivindicaciones 2 a 10, en el que el emulsionante comprende un monoglicérido de ácido graso que tiene un índice de yodo mayor de 50.