Figura 1:Las mediciones del sincrotrón del tamaño y la forma de los cristales de hielo muestran por qué la fase de hielo muy fina y más redondeada en el helado fresco hace que sepa tan bien. Después del almacenamiento y recalentamiento parcial cuando el helado se saca del congelador repetidamente, los cristales de hielo se hacen más grandes y tienen esquinas más afiladas, perdiendo algo del sabor cremoso. Se están explorando nuevos métodos para mantener el sabor del helado. Crédito:Peter D. Lee (UCL)
No hay nada como un helado en un día caluroso y comerlo antes de que se derrita demasiado es parte de la diversión. El helado es un sólido blando, y su atractivo es una combinación compleja de 'sensación en boca', sabor y apariencia, que se ven fuertemente afectados por la microestructura subyacente. Sabemos que los cambios en la microestructura del helado ocurren a temperaturas de almacenamiento superiores a -30 ° C, por lo que ocurrirán durante el envío, y en congeladores en el supermercado y en casa. En su búsqueda constante para crear el helado perfecto, un equipo internacional de investigadores llevó muestras a Diamond para investigar la dependencia de la temperatura de estos cambios microestructurales, y los mecanismos físicos subyacentes que controlan la estabilidad microestructural.
Investigaciones anteriores han examinado el engrosamiento de la microestructura con microscopía óptica y microscopía electrónica de barrido criogénico. y microscopía electrónica de transmisión, pero estas técnicas solo proporcionan información bidimensional de la superficie o de cortes a través de la muestra de helado. La tomografía de rayos X 3D proporciona mucha más información, y para su primer conjunto de experimentos en Diamond, el equipo utilizó muestras de helado que habían sido 'abusadas' térmicamente de antemano, ciclando entre -15 ° C y -5 ° C durante varios días. Los resultados mostraron que tanto los cristales de hielo como las celdas de aire dentro de la espuma del helado crecieron en tamaño hasta por 14 ciclos. con una tasa de crecimiento que disminuyó significativamente después de 7 ciclos.
Estos estudios ex situ no pudieron mostrar las interacciones entre las características microestructurales, y así, para su conjunto de experimentos más reciente, el equipo trajo muestras de helado que habían sido sometidas a ciclos térmicos a través de 7 ciclos a Diamond, y luego los examinó durante otros 7 ciclos en el Diamond Manchester Beamline (I13-2). Desarrollaron un nuevo método de procesamiento de imágenes y reconstrucción de datos para segmentar y cuantificar el gran conjunto de datos resultante de estos estudios de resolución temporal.
Los resultados revelaron que la fusión y la recristalización son responsables de los cambios en el tamaño y la forma de los cristales de hielo durante el abuso térmico. mientras que los cambios en el tamaño de las burbujas de aire y la interconectividad se deben principalmente a la fusión de las burbujas.
Según el profesor Peter Lee del Complejo de Investigación de Harwell:
"Este trabajo también reveló otros fenómenos interesantes, incluido el papel de la matriz no congelada en el mantenimiento de la estabilidad microestructural del helado y las complejas interacciones entre los cristales de hielo y las burbujas de aire. Por ejemplo, la fusión y recristalización de los cristales de hielo afectan significativamente la morfología de las burbujas de aire y el comportamiento de la matriz descongelada ".
Los resultados del equipo proporcionan información crucial que mejora la comprensión de la evolución microestructural en helados y otros alimentos blandos. La configuración experimental y las rutinas de procesamiento de imágenes desarrolladas son aplicables a una amplia gama de materiales blandos.
