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Nella mantecatura, fondamentalmente succede che : una parte dell’acqua contenuta nella miscela congela, mentre una certa quantità di aria viene intrappolata all’interno del gelato. Queste sono le due cose principali che caratterizzano la mantecatura: la quantità di acqua congelata e la quantità di aria assorbita. In questa fase, nella miscela avvengono tre cose importanti:
⊃ Si creano i cristalli di ghiaccio,
⊃ viene assorbita aria,
⊃ si verifica la “Coalescenza parziale”.
Sebbene siano molti i fattori che influenzano la qualità di un gelato, la dimensione dei suoi cristalli di ghiaccio è tra le più evidenti. Da studi effettuati sul gelato industriale, emerge che un gelato appena estruso presenta cristalli di dimensioni tra i 10 e i 45 µm. E’ comunque generalmente accettato che un gelato liscio, dovrebbe avere una dimensione dei cristalli di ghiaccio al di sotto dei 50 µm. Se molti cristalli presentano una dimensione superiore o se sono presenti cristalli estremamente grandi (oltre i 100 µm), il gelato verrà sicuramente percepito come poco piacevole in quanto grossolano e ghiacciato.
Esiste una correlazione tra il tempo di permanenza nel mantecatore e la dimensione dei cristalli di ghiaccio; quanto è minore il tempo di permanenza, tanto più piccoli saranno i cristalli. Nella gelateria artigianale se si vogliono ottenere cristalli piccoli è necessario assicurarsi che i raschianti del mantecatore siano al massimo della loro efficenza. Nel caso di raschianti usurati, si formerebbe un velo di ghiaccio sul cilindro che rallentando la trasmissione del freddo, di fatto impedirebbe la formazione di nuovi cristalli di ghiaccio, ma al contrario, causerebbe l’ingrossamento di quelli già esistenti. Il numero di cristalli che si formano durante la mantecatura è determinante perchè è l’unico momento in cui questo avviene. Nelle fasi successive, quelle di abbattimento e di conservazione, non se ne formeranno di altri, ma si ingrosseranno solo quelli già esistenti.
Gli ingredienti che maggiormente influenzano la formazione dei cristalli, sono gli zuccheri perchè sono loro che determinano la temperatura di congelamento, e influenzano la morbidezza del gelato. Gli zuccheri, inoltre. riducono il tasso di nucleazione e/o l’aumento della dimensione dei cristalli durante i processi di abbattimento e di conservazione.
Il processo di congelamento di una miscela, è ovviamente molto più complesso del processo di congelamento della sola acqua che sappiamo congela a 0°C. Quello di una miscela, dipende dagli ingredienti, soprattutto dagli zuccheri, dalla loro tipologia e concentrazione. Maggiore è la concentrazione di zuccheri, più bassa sarà la temperatura di congelamento della miscela.
Per definire questa temperatura, è necessario prendere in considerazione tutti i costituenti la miscela che si sciolgono in acqua:
⊃ zuccheri;
⊃ sali minerali;
⊃ proteine;
⊃ addensanti;
⊃ emulsionanti.
Ogni categoria contribuisce in modo diverso ad abbassare il punto di congelamento, e il loro effetto si somma. In ogni modo anche se attraverso calcoli piuttosto elaborati, riuscissimo a definire esattamente la temperatura alla quale la miscela comincia a congelare, teniamo presente che questa temperatura non rimane costante, ma si abbasserà costantemente.
Questo succede perchè durante la mantecazione la composizione della fase acquosa non ancora congelata, cambia in continuazione. Siccome gli zuccheri e i sali non possono congelare, o meglio, il ghiaccio non può contenere ne zuccheri ne sali, man mano che l’acqua congelerà i solidi saranno sempre di più nella acqua non congelata che sarà sempre minore.
Nel ciclo di mantecazione avvengono due fenomeni opposti: la formazione dei cristalli di ghiaccio e il loro immediato scioglimento. Questi due fenomeni hanno equilibri diversi a seconda della fase di mantecatura che consiste di tre fasi:
⊃ iniziale, in cui tutti i cristalli si sciolgono provocando il raffreddamento della miscela;
⊃ centrale, la velocità di formazione dei cristalli è superiore a quella di scioglimento, si osserva un aumento della consistenza;
⊃ finale, i cristalli appena formati fanno ormai fatica a sciogliersi, e si arrotondano.
In ogni modo un cristallo si forma sia quando la miscela tocca il cilindro freddo e raggiunge la sua temperatura di congelamento ma a seconda dei casi cambia il tempo di vita che hanno questi cristalli.
⊃ se la miscela si trova ad una temperatura superiore a quella del suo congelamento, il cristallo di ghiaccio si scioglierà , e lo farà tanto più velocemente tanto più sarà alta la temperatura della miscela;
⊃ se la miscela ha una temperatura inferiore al suo punto di congelamento, la vita del cristallo si allunga con il dimuire della temperatura.
Tanto più si scende di temperatura tanto maggiore sarà l’acqua che verrà congelata, ma fino ad un limite fisico, che di solito si aggira al 78-80% dell’acqua. Quando saremo intorno all’80% di acqua congelata, la concentrazione di zuccheri e di sali minerali sarà talmente alta che le stesse molecole d’acqua saranno limitate nei movimenti e nel formare nuovi cristalli di ghiaccio.
Comunque, a seconda della temperatura di estrazione del gelato e dalla sua composizione, la percentuale di acqua congelata durante la mantecazione è di solito intorno al 40-60% dell’acqua iniziale, mentre si arriva poi ad un definitivo 60-70% di acqua congelata durante il processo di abbattimento.
Contemporaneamente alla trasformazione dell’acqua in ghiaccio, nella mantecazione, si verifica l’assorbimento dell’aria. Nella mantecatura, la viscosità della miscela e l’agitazione applicata, sono le responsabili dell’iniziale assorbimento dell’aria; solo dopo, la formazione di una struttura parzialmente ghiacciata consentirà alle bolle d’aria di mantenersi nel tempo. Le prime bolle d’aria che si formano sono grandi, ma poi con l’aumentare della viscosità si frammentano in bolle con dimensioni inferiori. L’assorbimento dell’aria è influenzato dai seguenti fattori:
⊃ durata del ciclo di mantecazione,
⊃ velocità di agitazione,
⊃ composizione della miscela,
⊃ caratteristiche fisiche della miscela.
Nei primi 4-5 minuti di mantecazione, si verifica l’incorporazione dell’aria, che diventa parte integrante della miscela quando passa da liquida a solida. Quando viene raggiunta una temperatura intorno a -4 ÷ -5°C. inizia una progressiva perdita dell’aria acquisita. Più è maggiore il lasso di tempo che intercorre tra il raggiungimento di – 4÷ -5°C e il momento dell’estrazione del gelato, tanto maggiore sarà la perdita di overrun.
Tutti i costituenti della miscela partecipano all’assorbimento dell’aria durante la mantecatura, ma c’è chi lo fa positivamente e chi no. Gli addensanti per esempio, sono fondamentali nella prima fase della mantecatura quando la viscosità è dovuta quasi solo alla loro presenza. Anche gli emulsionanti, responsabili della de-emulsificazione dei grassi e della loro coalescenza, favoriscono l’overrun, ma soprattutto impediscono che si sgonfi, o meglio che si “restringa”.
L’overrun, ovvero l’aumento di volume provocato dall’assorbimento dell’aria, è la caratteristica che differenzia maggiormente un gelato artigianale da quello industriale.
Nel gelato artigianale l’aumento del volume, quindi l’overrun è intorno al 15-20% per i sorbetti e al 30-40% per le creme; ben diversi sono i valori del gelato industriale dove si riesce ad arrivare ad un aumento (overrun) del 80-120%. Nel gelato industriale l’aria viene insufflata in grande quantità nella miscela mediante una pompa che permette così alti valori di overrun.
N.B. L’overrun non corrisponde alla % di aria contenuta nel gelato, ma all’aumento del volume del gelato dopo la mantecatura. Spieghiamo meglio; se un gelato per esempio ha assorbito un 50% di aria significa che metà del suo volume è aria, quindi se metà del suo volume è aria significa che durante la mantecatura il suo volume è raddoppiato (overrun del 100%).
Quanto sono grosse le bollicine d’aria?
Come anticipato sopra le bolle d’aria durante la mantecatura non hanno dimensioni costanti; inizialmente sono più grosse (intorno ai 100µm), poi man mano che si formano i cristalli di ghiaccio, la loro dimensione diminuisce in un range tra 30 e 50 µm. Gli studi effettuati su questo particolare aspetto delle bolle d’aria sono stati effettuati sul gelato industriale, dove emerge che il ridimensionamento sia dovuto sia dalle caratteristiche del mantecatore, ma anche dall’aumento della viscosità della fase acquosa a seguito della sua sempre maggiore concentrazione durante il processo di mantecazione.
L’ Agitazione della miscela fa sì che alcune delle goccioline di grasso si scontrino e si uniscano o “si coalizzino”. È qui che si possono vedere i benefici della fase di maturazione. Gli emulsionanti, che hanno sostituito le proteine sulla superficie dei globuli di grasso durante la maturazione, hanno già indebolito la stabilità dell’emulsione. E ora, mentre i globuli di grasso vengono mescolati, i cristalli appuntiti (formati durante la maturazione), perforano gli strati di altri globuli di grasso, permettendo così di aderire tra loro più facilmente. Questo processo è chiamato coalescenza parziale, mentre le goccioline di grasso parzialmente coalescenti sono conosciute come grasso deemulsionato o destabilizzato. Ancora più importante, è che questa coalescenza permette la costruzione di un’intelaiatura che rende il gelato strutturato anche in presenza di shock termici importanti. Se ci pensiamo questo non è poi così strano visto che il ghiaccio si scioglie a 0°C, mentre i grassi utilizzati nei gelati, fondono a circa 30°C*. La coalescenza parziale crea stringhe di globuli di grasso che avvolgono le bolle d’aria e le tengono in posizione. Quindi, ironia della sorte, sono i grassi destabilizzati che stabilizzano le bolle d’aria nel gelato finale!
Qui, c’è un importante equilibrio da mantenere; se nella miscela ci fossero troppe proteine o non abbastanza emulsionanti, l’emulsione risulterebbe troppo stabile e i globuli di grasso non si coalizzerebbero. Mentre se non ci fossero abbastanza proteine o troppi emulsionanti, l’emulsione si destabilizzerebbe e ci sarebbe troppa coalescenza.
Una poca coalescenza parziale difficilmente riuscirebbe a mantenere le bolle d’aria in posizione con una conseguente schiuma instabile, bagnata e ruvida. Al contrario, con troppa coalescenza parziale, i globuli di grasso diventerebbero così grandi da essere percepiti in bocca (fenomeno dell’imburramento).
* il discorso è un pò diverso quando si utilizzano grassi vegetali come l’olio di girasole, con punti di fusione molto più bassi.
Nella mantecatura man mano che l’acqua si trasforma in cristalli di ghiaccio, la miscela inizia ad addensarsi. Poiché c’è sempre meno acqua e sempre più cristalli di ghiaccio, gli zuccheri presenti nell’acqua rimanente sono sempre più concentrati. Questo fattore riduce continuamente il punto di congelamento della miscela, fino a un punto in cui l’acqua rimanente, contenendo troppo zucchero non è più in grado di congelarsi. Contenporaneamente, l’agitazione e gli emulsionanti incoraggiano i globuli di grasso a raggrupparsi e fondersi formando stringhe che, insieme alle proteine intrappolano e stabilizzano le bolle d’aria introdotte nella miscela dalla continua agitazione. E’ così che si forma il gelato, formato da tre stati in un precario equilibrio;
I Cristalli di Ghiaccio solido, le Bolle d’Aria e una Fase Liquida Super Zuccherata.
