Nota Tecnica n. 010: Dalla composizione al comportamento — è possibile simulare un gelato prima di produrlo?

Una ricetta di gelato descrive generalmente una composizione: latte, panna, zuccheri, grassi, acqua, stabilizzanti…

Ma una formulazione professionale è molto più di un semplice elenco di ingredienti.

A partire dalla sua composizione, è possibile analizzare alcuni parametri che influenzano il comportamento del gelato durante il congelamento, la conservazione e il servizio.

La domanda diventa quindi fondamentale:

È possibile simulare il comportamento di un gelato prima ancora di produrlo?

Con un software di formulazione come Gelato Pro Software, l’obiettivo non è più soltanto calcolare una ricetta, ma anche analizzare ciò che quella ricetta può produrre.

Dalla formulazione al comportamento fisico

Il gelato è un sistema complesso nel quale interagiscono diversi componenti.

Gli zuccheri influenzano, tra gli altri aspetti, il comportamento dell’acqua e il processo di congelamento. I grassi contribuiscono alla struttura e alla sensazione in bocca. Le proteine e la restante sostanza secca contribuiscono anch’esse alle caratteristiche del prodotto finito.

Di conseguenza, due ricette con composizioni diverse possono presentare comportamenti molto differenti durante il congelamento.

Per il formulatore, l’analisi non dovrebbe quindi limitarsi all’osservazione delle percentuali degli ingredienti.

Dovrebbe inoltre essere possibile rispondere a domande più concrete:

• Quanta acqua rimane non congelata a una determinata temperatura?

• Come varia la percentuale di acqua congelata quando la temperatura diminuisce?

• In che modo la formulazione influenza il comportamento del prodotto?

• Come varia la durezza al variare della temperatura?

• Cosa succede a questi parametri quando si modifica un ingrediente?

È proprio a questo livello che l’analisi informatica diventa particolarmente interessante.

Gelato Pro permette di passare dalla composizione della ricetta all’analisi del suo comportamento fisico teorico.

Cosa succede quando si raffredda un gelato?

Quando una miscela di gelato inizia a raffreddarsi, non tutta l’acqua si trasforma istantaneamente in ghiaccio.

Una parte dell’acqua congela progressivamente, mentre un’altra rimane nella fase liquida.

La percentuale di acqua congelata varia quindi in funzione della temperatura.

Questa evoluzione dipende, tra gli altri fattori, dalla composizione della formulazione e dalla presenza di sostanze disciolte.

Con la diminuzione della temperatura, la quantità di acqua congelata generalmente aumenta. Tuttavia, questa evoluzione non è uguale per tutte le formulazioni.

Due gelati con un contenuto d’acqua simile possono quindi presentare comportamenti differenti se la loro composizione in zuccheri o in sostanza secca è diversa.

Per il formulatore, la temperatura da sola non è quindi sufficiente per caratterizzare lo stato del prodotto.

È necessario comprendere anche cosa accade all’interno della fase acquosa.

La curva di congelamento: seguire l’evoluzione dell’acqua

La curva di congelamento permette di osservare proprio questa evoluzione.

Mette in relazione la temperatura con la percentuale di acqua congelata presente nella formulazione.

Permette quindi di comprendere come evolve il prodotto durante il raffreddamento e di confrontare formulazioni differenti.

Con Gelato Pro Software, questa analisi può essere effettuata a partire dalla formulazione stessa. Il software permette quindi di studiare teoricamente come evolve l’acqua congelata al variare della temperatura.

Questa informazione diventa particolarmente importante quando si considera la temperatura di servizio.

Un gelato servito a -12 °C non si trova nello stesso stato fisico di un gelato servito a -18 °C. La percentuale di acqua congelata e le caratteristiche della fase liquida residua cambiano con la temperatura.

La curva di congelamento permette quindi di andare oltre la semplice indicazione della temperatura di servizio e di ottenere una visione fisica del prodotto a quella temperatura.

Ma la curva di congelamento non racconta tutta la storia.

Curva di congelamento e curva di durezza: due letture complementari

La curva di congelamento descrive principalmente cosa succede all’acqua quando la temperatura diminuisce.

La curva di durezza fornisce un’altra informazione: come si comporta meccanicamente il gelato al variare della temperatura.

Le due curve sono quindi complementari.

Un aumento della percentuale di acqua congelata contribuisce generalmente a rendere il prodotto più rigido. Tuttavia, la durezza non dipende esclusivamente da questo parametro.

Anche la composizione complessiva del gelato e la struttura della sua matrice svolgono un ruolo importante.

Il ragionamento può quindi essere rappresentato nel modo seguente:

Formulazione → comportamento di congelamento → percentuale di acqua congelata → struttura del prodotto → comportamento meccanico.

La curva di congelamento aiuta a comprendere l’evoluzione della fase acquosa.

La curva di durezza fornisce successivamente informazioni sulle conseguenze meccaniche di questo stato fisico.

In Gelato Pro, questi parametri possono essere studiati a diverse temperature per comprendere meglio il comportamento teorico di una formulazione e confrontare ricette differenti.

Questo diventa particolarmente utile quando la temperatura di servizio viene considerata già durante la fase di formulazione.

E la viscosità?

Il congelamento non è l’unico fenomeno da considerare.

Man mano che l’acqua congela, aumenta la concentrazione dei componenti che rimangono nella fase liquida. Questa fase non congelata diventa progressivamente più concentrata e le sue proprietà cambiano.

La viscosità costituisce quindi un altro parametro interessante per comprendere il comportamento della miscela e del gelato.

Può completare l’analisi della formulazione e aiutare a spiegare perché due prodotti con caratteristiche di congelamento simili possano comunque presentare comportamenti differenti.

Il valore di un software di formulazione consiste proprio nella possibilità di considerare questi diversi parametri nel loro insieme, anziché analizzarli separatamente.

È possibile simulare un gelato prima di produrlo?

La simulazione non significa che un software possa sostituire il laboratorio.

Significa utilizzare i dati disponibili sulla formulazione per anticipare il comportamento fisico teorico del prodotto e confrontare diverse possibilità prima di passare alla produzione.

Prendiamo un esempio semplice.

Un formulatore desidera sostituire una parte di uno zucchero con un altro ingrediente.

La domanda non è soltanto:

«Quanto devo utilizzarne?»

È anche:

«Quali conseguenze avrà questa modifica sulla mia formulazione?»

La modifica può influenzare l’equilibrio degli zuccheri, la quantità di acqua disponibile, il comportamento di congelamento e le caratteristiche del prodotto alla temperatura di servizio.

Con Gelato Pro, queste conseguenze possono essere studiate prima di produrre diversi lotti sperimentali.

Il formulatore può confrontare composizioni differenti e identificare quelle che presentano le caratteristiche ricercate.

La simulazione diventa così uno strumento per orientare meglio le prove sperimentali.

Modificare una ricetta e misurarne le conseguenze

Questo è uno dei principali vantaggi di un approccio basato sulla simulazione.

Una formulazione raramente rimane completamente fissa.

Può essere necessario sostituire un ingrediente, adattare una ricetta a una nuova materia prima, modificare il contenuto di grassi o ricercare una texture differente alla temperatura di servizio.

Ogni modifica può influenzare contemporaneamente diversi parametri.

Con Gelato Pro, il formulatore può confrontare una formulazione di riferimento con una formulazione modificata e analizzare le differenze calcolate.

La domanda non è più soltanto:

«Questa ricetta funziona?»

Diventa anche:

«Cosa cambia quando modifico questa ricetta?»

Questo approccio permette di lavorare in modo più strutturato e di ridurre la dipendenza da un metodo basato esclusivamente sulla prova e sull’errore.

Dalla simulazione alla produzione

La simulazione non elimina le prove.

Permette di renderle più mirate.

Invece di produrre numerose ricette semplicemente per scoprire progressivamente cosa funziona, il formulatore può utilizzare i calcoli per ridurre il numero di ipotesi da testare.

Il processo diventa quindi:

formulare → calcolare → simulare → confrontare → produrre → validare.

Il laboratorio rimane indispensabile per verificare il comportamento reale del prodotto.

Ma interviene dopo una prima analisi che può già aiutare a escludere alcune formulazioni o a identificare quelle che meritano di essere testate.

È proprio questa complementarità tra calcolo e sperimentazione a dare valore alla simulazione.

Una simulazione non è una promessa

È importante distinguere tra simulazione e validazione sperimentale.

Una simulazione si basa su modelli e sulla qualità dei dati utilizzati.

Può aiutare ad anticipare, confrontare e orientare le decisioni di formulazione, ma non può riprodurre tutte le variabili presenti in un laboratorio o in un processo produttivo.

Il tipo di macchina, il processo di congelamento, l’incorporazione d’aria, le condizioni di conservazione e altre variabili di produzione possono influenzare il risultato finale.

La simulazione deve quindi essere considerata come uno strumento di supporto alla formulazione, non come un sostituto delle prove reali.

Gelato Pro: dalla formulazione alla simulazione

È in questo contesto che si inserisce Gelato Pro Software nel processo di formulazione.

Un software professionale di formulazione non dovrebbe limitarsi al calcolo di una ricetta.

Dovrebbe anche aiutare ad analizzare i parametri che influenzano il comportamento del prodotto e a confrontare formulazioni differenti.

L’analisi degli zuccheri, dell’acqua, della sostanza secca e degli altri componenti costituisce il primo passo.

Lo studio del comportamento di congelamento, della percentuale di acqua congelata, della durezza e degli altri parametri permette di approfondire ulteriormente l’analisi.

La formulazione diventa così un modello che può essere analizzato prima della produzione.

Dalla ricetta al comportamento

La formulazione moderna non consiste più soltanto nel determinare quanti grammi di ogni ingrediente debbano essere inseriti in una ricetta.

Significa anche comprendere cosa quella composizione può produrre.

La curva di congelamento permette di seguire l’evoluzione dell’acqua congelata.

La curva di durezza fornisce una visione complementare del comportamento meccanico.

La temperatura di servizio permette di collocare questi parametri nelle condizioni reali in cui il prodotto verrà consumato.

E la simulazione permette di collegare questi dati alla formulazione prima ancora di iniziare la produzione.

Dalla composizione al comportamento, una ricetta diventa un modello che può essere analizzato, confrontato e perfezionato.

Questo è uno dei vantaggi di un approccio come quello proposto da Gelato Pro Software: utilizzare i dati della formulazione non solo per calcolare una ricetta, ma anche per comprendere e anticipare meglio il comportamento del prodotto prima di produrlo.