Nota Técnica nº 010: Da composição ao comportamento — é possível simular um sorvete antes de produzi-lo?

Uma receita de sorvete geralmente descreve uma composição: leite, creme de leite, açúcares, matérias gordurosas, água, estabilizantes…

Mas uma formulação profissional não se resume a uma lista de ingredientes.

A partir de sua composição, é possível estudar determinados parâmetros que influenciam o comportamento do sorvete durante o congelamento, o armazenamento e a degustação.

A pergunta então se torna essencial:

É possível simular o comportamento de um sorvete antes mesmo de produzi-lo?

Com um software de formulação como o Gelato Pro Software, o objetivo não é mais apenas calcular uma receita, mas também analisar o que essa receita pode produzir.

Da formulação ao comportamento físico

Um sorvete é um sistema complexo no qual vários componentes interagem.

Os açúcares influenciam, entre outros aspectos, o comportamento da água e o congelamento. As matérias gordurosas participam da estrutura e da sensação na boca. As proteínas e os demais sólidos também contribuem para as propriedades do produto.

Assim, duas receitas podem apresentar composições diferentes e ter comportamentos muito diferentes no momento do congelamento.

Para o formulador, a análise não deveria, portanto, parar nos percentuais dos ingredientes.

Também é necessário poder responder a perguntas mais concretas:

• Qual quantidade de água permanece não congelada a uma determinada temperatura?

• Como evolui a proporção de água congelada quando a temperatura diminui?

• Como a formulação influencia o comportamento do produto?

• Que evolução da dureza pode ser esperada quando a temperatura muda?

• Como uma alteração de ingrediente pode modificar esses parâmetros?

É nesse nível que a análise computacional se torna particularmente interessante.

O Gelato Pro permite passar da composição da receita para o estudo de seu comportamento teórico.

O que acontece quando resfriamos um sorvete?

Quando uma mistura começa a ser resfriada, toda a sua água não se transforma instantaneamente em gelo.

Uma parte da água congela progressivamente, enquanto outra permanece no estado líquido.

A proporção de água congelada, portanto, evolui de acordo com a temperatura.

Essa evolução depende, entre outros fatores, da composição da formulação e da presença de substâncias dissolvidas.

Quanto mais a temperatura diminui, maior é, em geral, a quantidade de água congelada. Mas essa evolução não é igual para todas as formulações.

Dois sorvetes com teor de água semelhante podem, portanto, apresentar comportamentos diferentes se sua composição em açúcares ou sólidos for diferente.

Para o formulador, a temperatura, isoladamente, não é suficiente para caracterizar o estado do produto.

Também é necessário saber o que acontece no interior da fase aquosa.

A curva de congelamento: acompanhando a evolução da água

A curva de congelamento permite justamente observar essa evolução.

Ela relaciona a temperatura à proporção de água congelada na formulação.

Dessa forma, permite compreender como o produto evolui quando é resfriado e comparar diferentes formulações.

Com o Gelato Pro Software, essa análise pode ser realizada a partir da composição da formulação. O software permite, assim, estudar teoricamente a evolução da água congelada em função da temperatura.

Essa informação se torna particularmente interessante quando consideramos a temperatura de serviço.

Um sorvete servido a -12 °C não se encontra no mesmo estado físico que um sorvete servido a -18 °C. A proporção de água congelada e as características da fase que permanece líquida evoluem com a temperatura.

A curva de congelamento permite, portanto, passar de uma simples temperatura de serviço para uma leitura física do produto nessa temperatura.

Mas ela não conta toda a história.

Curva de congelamento e curva de dureza: duas análises complementares

A curva de congelamento descreve principalmente o que acontece com a água à medida que a temperatura diminui.

A curva de dureza fornece outra informação: como o sorvete evolui mecanicamente quando sua temperatura varia.

Essas duas curvas são, portanto, complementares.

Um aumento da proporção de água congelada geralmente contribui para tornar o produto mais rígido. Entretanto, a dureza não depende apenas desse parâmetro.

A composição global do sorvete e a estrutura de sua matriz também desempenham um papel.

Podemos representar esse raciocínio da seguinte maneira:

Formulação → comportamento de congelamento → proporção de água congelada → estrutura do produto → comportamento mecânico.

A curva de congelamento permite compreender a evolução da fase aquosa.

A curva de dureza permite, em seguida, estudar as consequências dessa evolução sobre o comportamento mecânico do produto.

No Gelato Pro, essas informações podem ser estudadas em diferentes temperaturas para compreender melhor o comportamento teórico de uma formulação e comparar várias receitas.

O interesse é particularmente importante quando a temperatura de serviço é considerada desde a etapa de formulação.

E a viscosidade?

O congelamento não é o único fenômeno a ser considerado.

À medida que a água congela, a concentração dos elementos que permanecem na fase líquida aumenta. Essa fase não congelada torna-se, portanto, cada vez mais concentrada e suas propriedades evoluem.

A viscosidade constitui então outro parâmetro interessante para compreender o comportamento da mistura e do sorvete.

Ela permite complementar a análise da formulação e compreender melhor por que dois produtos com características de congelamento semelhantes podem, ainda assim, apresentar comportamentos diferentes.

O interesse de um software de formulação está justamente em poder relacionar esses diferentes parâmetros, em vez de considerá-los separadamente.

É possível simular um sorvete antes de produzi-lo?

A simulação não significa que um software possa substituir o laboratório.

Ela consiste em utilizar os dados disponíveis da formulação para antecipar seu comportamento teórico e comparar diferentes hipóteses antes de passar à produção.

Tomemos um exemplo simples.

Um formulador deseja substituir parte de um açúcar por outro ingrediente.

A questão não é apenas:

“Qual quantidade devo utilizar?”

Também é necessário perguntar:

“Quais consequências essa alteração terá sobre minha formulação?”

A alteração pode influenciar o equilíbrio dos açúcares, a quantidade de água disponível, o comportamento de congelamento e as características do produto na temperatura de serviço.

Com o Gelato Pro, essas consequências podem ser estudadas antes da fabricação de vários testes.

O formulador pode comparar diferentes composições e identificar aquelas que apresentam as características desejadas.

A simulação torna-se, assim, uma ferramenta que permite orientar melhor os testes experimentais.

Alterar uma receita e medir as consequências

Esse é provavelmente um dos principais benefícios de uma abordagem baseada em simulação.

Uma formulação nunca é completamente fixa.

Pode ser necessário substituir um ingrediente, adaptar uma receita a uma nova matéria-prima, modificar o teor de matéria gordurosa ou buscar uma textura diferente na temperatura de serviço.

Cada alteração pode provocar consequências sobre vários parâmetros simultaneamente.

Com o Gelato Pro, o formulador pode comparar uma formulação de referência com uma formulação modificada e observar as diferenças calculadas.

Não se trata mais apenas de perguntar:

“Essa receita funciona?”

Mas também:

“O que muda quando modifico essa receita?”

Essa abordagem permite trabalhar de maneira mais estruturada e reduzir os testes realizados de forma puramente empírica.

Da simulação à produção

A simulação não elimina os testes.

Ela permite, sobretudo, torná-los mais direcionados.

Em vez de produzir inúmeras receitas para compreender progressivamente o que funciona, o formulador pode utilizar os cálculos para reduzir o número de hipóteses a serem testadas.

A lógica passa então a ser:

formular → calcular → simular → comparar → produzir → validar.

O laboratório continua sendo indispensável para verificar o comportamento real do produto.

Mas ele intervém após uma primeira fase de análise que já permite descartar determinadas formulações ou identificar aquelas que merecem ser testadas.

É essa complementaridade entre cálculo e experimentação que dá todo o interesse à simulação.

Uma simulação não é uma promessa

É importante distinguir simulação e validação experimental.

Uma simulação baseia-se em modelos e na qualidade dos dados utilizados.

Ela permite antecipar, comparar e orientar as escolhas de formulação, mas não pode reproduzir todas as variáveis de um laboratório ou de um processo de fabricação.

O tipo de máquina, o processo de congelamento, a incorporação de ar, o armazenamento e até mesmo as condições de produção podem influenciar o resultado final.

A simulação deve, portanto, ser considerada uma ferramenta de apoio à formulação, e não uma substituição do teste real.

Gelato Pro: da formulação à simulação

É dentro dessa continuidade que se insere o Gelato Pro Software.

O papel de um software profissional de formulação não se limita ao cálculo de uma receita.

A partir da composição, ele deve permitir analisar os parâmetros que influenciam o comportamento do produto e comparar diferentes formulações.

A análise dos açúcares, da água, dos sólidos e dos demais componentes constitui uma primeira etapa.

O estudo do comportamento de congelamento, da proporção de água congelada, da dureza e dos parâmetros associados permite, então, ir mais além.

A formulação passa a ser um modelo que pode ser analisado antes da produção.

Da receita ao comportamento

A formulação moderna não consiste mais apenas em determinar quantos gramas de cada ingrediente devem entrar em uma receita.

Ela também consiste em compreender o que essa composição pode provocar.

A curva de congelamento permite acompanhar a evolução da água congelada.

A curva de dureza fornece uma análise complementar do comportamento mecânico.

A temperatura de serviço permite colocar essas informações dentro das condições reais de degustação.

E a simulação permite relacionar esses dados à formulação antes mesmo de iniciar uma produção.

Da composição ao comportamento, a receita torna-se, assim, um modelo que pode ser analisado, comparado e aprimorado.

Esse é um dos interesses de uma abordagem como a proposta pelo Gelato Pro Software: utilizar os dados da formulação não apenas para calcular uma receita, mas também para compreender melhor e antecipar o comportamento do produto antes de sua fabricação.