Generalidades. El helado es uno de los productos lácteos de mayor antiguedad algunos autores relatan que este producto se produce y consume desde los tiempos de Catalina de Médicis y Marco Polo. También de que apareció en el mercado en París desde 1774 y en Nueva York y Pensilvania entre 1774 y 1780. Pero realmente quien fundó la primera fábrica de helado fue Jacob Fussell, en 1851 y por ello es considerado el padre de esta industria.
Desde esa época la industria heladera ha tenido mucho auge, lográndose en 1913 obtener la patente del método de congelación por expansión directa, el cual en 1922 se utilizó para fabricar los congeladores de helados. La pasterización alta (HTST), se inició en Estados Unidos desde 1953 y a partir de ese año se introdujo la automatización en el proceso para fabricar helado.
Descripción del helado
El helado como producto lácteo, además de contener leche está constituido por una mezcla de azúcares y aditivos en pequeñas cantidades, de estabilizantes y emulsificantes, dicha mezcla o preparación de helado, se transforma en helado después de que se somete al batido y posteriormente al congelado.
Existen diferentes tipos de mezclas para preparar el helado que pueden cumplir con las normas técnicas y leyes establecidas para este tipo de producto, por lo cual el fabricante puede tener muchas opciones para fabricar helado, sin embargo para seleccionar los componentes y proporciones de los mismos, se deben tener en cuenta los siguientes requisitos:
Ø Ley y normas
Ø Aspecto económico
Ø Función de los ingredientes
Ø Aceptabilidad de los consumidores
Ø Estudio del mercado
Ley y normas[1]
Normalmente la mezcla de un helado debe contener como mínimo:
Sólidos totales (S.T.): 36%
Materia grasa (M.G.) de leche: 10%
La anterior fórmula, corresponde a 180 gramos de ST y 50 gramos de M.G. por litro de helado. Si se adiciona jarabe de chocolate, frutas y/o nueces, el porcentaje de materia grasa puede ser del 8% con un contenido de 40 g de M.G./l de helado. El helado de leche debe contener entre 3 y 5% de M.G. de leche y el 33% de extracto seco. Se debe tener en cuenta que estas son proporciones mínimas y es el fabricante quien finalmente puede elegir proporciones mayores en dichos componentes.
Aspecto económico
Si este se interpreta desde el punto de vista de la cantidad de los componentes lo más barato sería utilizar la mezcla con el contenido mínimo de los mismos, sin embargo hay que tener en cuenta otros aspectos como son la composición, sistema de fabricación y el rendimiento obtenido (volumen porcentual), sobre este último aspecto se tratará más adelante.
· Función de los componentes
En la fabricación del helado el papel de sus diferentes componentes juega un papel muy importante para obtener una calidad óptima del producto. A continuación se tratará en forma muy breve el papel que juega cada uno de los componentes del la mezcla con respecto a las características finales del producto.
Materia grasa. Esta proporciona las características de sabor y textura al helado. El contenido de grasa debe ser el adecuado, puesto que un exceso de grasa, conduce a problemas en la etapa de batido del helado. La actividad de la grasa en el proceso de formación del producto depende del tamaño de los glóbulos grasos y de la dispersión de la emulsión en la mezcla. También dependerá del contenido de S.N.G. (sólidos no grasos) del equilibrio mineral, la homogenización y el contenido y tipo de emulsificante utilizado.
Otros aspectos a tener en cuenta en lo relacionado con la cantidad de grasa es el costo y la aceptabilidad de los consumidores, con respecto a este último aspecto se debe tener en cuenta que hoy en día los consumidores prefieren productos bajos en calorías, por lo que se debe apuntar a producir helados con bajo contenido de grasa, dentro de los límites requeridos. Este contenido en grasa puede estar entre los 10 «“12%.
Sólidos no Grasos obtenidos de la leche de la leche (S.N.G.L.)
Entre estos componentes se encuentra en mayor cantidad las proteínas y la lactosa. Las proteínas, además de contribuir a la dieta alimenticia como producto importante para la nutrición, es un componente que también es responsable de darle la textura característica al helado y por tener grupos hidrófobos, estos rodean las membranas de los glóbulos grasos y conjuntamente con los emulsificantes y estabilizantes, proporcionan las propiedades reológicas del helado.
La lactosa como azúcar de la leche contribuye a darle el sabor dulce de la leche, sin embargo no debe estar en exceso puesto que deteriora la textura de la leche debido a la formación de granos no deseables en la textura. Se recomienda un 10″“12% de S.N.G para obtener un helado de buena calidad y buena aceptabilidad por parte del consumidor.
Fuente de Sólidos no grasos de origen lácteo
Estos pueden obtenerse a partir de productos o subproductos lácteos como la leche desnatada, concentrada o en polvo; el lactosuero en polvo y concentrados proteicos del mismo origen. Para la adición de estos componentes, se debe tener en cuenta lo siguiente: un alto contenido de proteína daría al producto una textura mejor, mayor facilidad de batido y un mejor rendimiento pero un exceso puede ocasionar defectos de la consistencia y sabor del helado. Un exceso de lactosa, modifica el punto de congelación, y afecta la textura.
Tiempo de conservación
Algunos autores calculan el tiempo de conservación del helado en función del contenido de S.N.G.L (lactosa principalmente) para calcular ese contenido se utiliza uno de los siguientes factores:
El suero de la mezcla dividido por un factor de 5.4 o 6.4, cuando el helado va a consumirse rápidamente y no va a estar sometido a variaciones de temperatura.
Por un factor de 6.9 o 7.4 cuando el helado va a conservarse por más de dos semanas y existe la posibilidad de que varíe la temperatura.
Ejemplo. En una mezcla de helado, cuya composición sea de 14% M.G, 18% de azúcar y 0.6% de estabilizante se realizan los siguientes cálculos:
Suero de la mezcla = 100 «“ (4 +18+0.6) = 67.4
67.4/6.4 = 10.5% contenido máximo en S.N.G.L para un helado de las características del primer caso.
67.4 / 7.4 = 9.10% contenido máximo en S.N.G.L. para el segundo caso.
Lo anterior significa que para un mayor tiempo de almacenamiento y condiciones no muy estables, se debe añadir un contenido de S.N.G.L menor.
Ingredientes importantes de la mezcla
Azúcares
Es el componente que le proporciona un sabor dulce y agradable al helado. Su cantidad óptima está entre el 14 «“ 16%, pero si se excede este contenido, se produce un enmascaramiento del sabor natural del producto, una textura pegajosa y un descenso marcado en la congelación.
Estabilizantes.
Debido a sus propiedades hidrófilas, «ligan» las moléculas del agua, modificando la viscosidad de la mezcla y evitando la formación de cristales grandes, para darle una textura suave, con mayor resistencia al fundido y una consistencia apropiada. Además facilitan la operación del batido formando burbujas de aire más pequeñas y por ende una mayor rigidez a la estructura en la interfase aire «“ mezcla. La dosis de este depende principalmente del tipo de estabilizante, de la composición de la mezcla y de la técnica utilizada en la fabricación.
Emulsionantes
Su función además de estabilizar la emulsión grasa es la de proporcionar una mejor consistencia, textura y aspecto exterior de los helados. También le confiere una mayor resistencia a la fusión y facilita el batido por lo cual se obtiene un mayor rendimiento. Al modificar la tensión en la interfase agua- grasa, el diámetro medio de los glóbulos grasos, se reduce después de la homogenización hasta menos de 1 mm. Entonces la micro- estructura del sistema y su estabilidad depende del tipo de emulsionante agregado y de las condiciones en el proceso de fabricación, principalmente en las etapas de homogenización y congelación.
Proceso de elaboración del helado
Las etapas que básicas que comprende la elaboración de un helado de leche son: Mezcla de los ingredientes, pasterización, homogenización, maduración, congelación y endurecimiento. A continuación se describe cada una de las etapas del proceso.
Mezcla de los ingredientes
Consiste en mezclar en un tanque los ingredientes cuya composición depende de la formulación determinada. En esta mezcla unos ingredientes pueden estar en polvo y otros en forma líquida o puede suceder que todos los ingredientes estén en forma líquida. En el primer caso los ingredientes líquidos se agregan al tanque que está provista de un sistema de calentamiento y balanza. Allí se agitan y se calientan y los ingredientes en polvo se agregan a la mezcla antes de que la temperatura exceda los 50oC. Se aconseja mezclar los ingredientes secos antes de adicionar a la mezcla de los ingredientes líquidos para obtener una mejor dispersión. Cuando en la fórmula se utiliza nata y/o mantequillas congeladas, estas deben ser fundidas antes de agregar a la mezcla.
Cuando los ingredientes de la mezcla son todos líquidos, estos se agregan directamente al tanque regulando las válvulas y las bombas hasta llevar al tanque las cantidades calculadas para cada uno de los ingredientes. De esta forma el proceso puede ser totalmente automatizado.
Pasterización
Este proceso debe realizarse para asegurar la calidad higiénica de la mezcla. Para esta se puede utilizar tres tipos de procesos:
Proceso discontinuo o por cochadas. Este se utiliza solo en fábricas pequeñas. Se somete la mezcla a una temperatura entre 68 – 70oC.
Pasterización alta. El calentamiento de la mezcla es a temperatura entre 70 «“ 85oC, por 2 a 20 segundos. Este tratamiento es el que más se aplica, debido a que se obtiene mejores resultados en las características organolépticas y reológicas del helado y en el aspecto económico, además permite que el proceso se pueda automatizar totalmente.
Pasterización ultra alta (UHT). El calentamiento es una temperatura entre 100″“130oC, durante 1 a 40 segundos.
Este tratamiento puede ser ventajoso en la mediada que mejora la consistencia por las modificaciones de estructura y propiedades de las proteínas, también aumenta la capacidad de retención de agua, pudiendo reducir la dosis de estabilizante y los grupos reductores que se liberan, actúa como antioxidantes. Pero si se alcanzan temperaturas mayores de 120oC entonces se puede ocasionar defectos de sabor.
En síntesis, las condiciones óptimas de pasterización, depende principalmente de la composición y el tipo de ingredientes utilizados. Por ejemplo la viscosidad del helado se puede alterar aún en el caso de no adicionar estabilizantes y es posible que no se logre disolver por completo los ingredientes cuando las condiciones de la pasterización no se controlan adecuadamente.
Homogenización
El propósito de esta operación es obtener una emulsión uniforme y estable en la mezcla. Normalmente el diámetro de los glóbulos grasos varía entre 0.5 a 4µm; en la homogenización, la relación superficie/volumen y los fenómenos de absorción en la superficie de los glóbulos se modifican significativamente. Por ejemplo cuando el diámetro de los glóbulos pasa de 3.6 a 0.6µm, la superficie en m2/litro de mezcla aumenta de 163 a 977 m2.
Con la homogenización las propiedades físicoquímicas de la mezcla sufren grandes modificación, por ejemplo la viscosidad aumenta, se facilita el batido o la formación de espuma y la consistencia, textura y propiedades de fundidos mejoran considerablemente.
Los principales factores a tener en cuenta en la homogenización son:
Presión. Esta depende principalmente del tipo y composición de la materia gras u de la relación MG/ESM. Algunos autores, recomiendan variaciones entre 17 a 135 Kg/cm2 para mezclas con un contenido entre 10 a 14% de materia grasa. Pero en forma general se acostumbra utilizar presiones entre 140 a 175 Kg/cm2 (13790 a 17230 Pa), sin embargo no es una regla estricta así que es por la experiencia del fabricante que se puede estandarizar dicha variable hasta obtener un buen resultado. En la mayoría de los casos se requiere de una doble homogenización para lograr romper los glóbulos grasos que se forman en la primera homogenización simple.
Temperatura. La temperatura de homogenización influye notoriamente en las características físicas de la mezcla. Temperaturas inferiores a 63oC ayudan a la agregación de los glóbulos grasos. Se acostumbra utilizar temperaturas entre 65 a 75oC.
En los procesos continuos la homogenización está sincronizada con la pasterización, para lo cual la operación se puede realizar después de la sección de mantenimiento del pasterizador o después del calentamiento a la temperatura seleccionada para la pasterización y en estas condiciones cuando la temperatura alcanza los 85oC el efecto de la homogenización. Pero a temperaturas más bajas la viscosidad aumenta y a temperaturas más altas la viscosidad disminuye.
Maduración
Esta operación consiste en mantener la mezcla a una temperatura entre -2 a -4 durante 4 a 24 horas antes de someterla a la congelación. Para que se realice por completo la hidratación de las proteínas y estabilizantes, se cristalice la grasa y proporcione unas las propiedades físicas adecuadas a la mezcla.
El tiempo de maduración puede variar según los ingredientes utilizados en la mezcla sin embargo algunos autores consideran que una maduración de 4 horas es suficiente siempre que la congelación se en un proceso continuo. Además cuando la mezcla la componen ingredientes líquidos cuyas proteínas están hidratadas y estabilizantes de acción rápida se puede omitir maduración y obtener un helado de buena calidad.
Congelación y aumento porcentual de volumen
En el proceso de congelación de la mezcla ocurre lo siguiente: una parte del agua que contiene la mezcla, se transforma en hielo y se incorpora el aire obteniéndose el aumento de volumen requerido. En un cilindro provisto de un agitador con cuchillas y una camisa por donde circula el líquido refrigerante, se introducen la mezcla y el aire entonces, las cuchillas del cilindro van raspando la superficie refrigerada sobre la superficie donde se congela la mezcla.
Es necesario tener en cuenta dos condiciones importantes para obtener un producto de calidad óptima:
El hielo formado debe contener cristales muy pequeños con un diámetro inferior a 35µm
El aire, en forma de pequeñas burbujas debe estar uniformemente distribuído. El número de las burbujas depende del aumento de volumen.
Las condiciones físicas anteriores forman una micro-estructura que da lugar a la consistencia y textura del producto.
Durante la congelación la temperatura desciende hasta -5 a -6oC condiciones que en una mezcla de composición media, aproximadamente el 50% de agua se convierte en hielo. Cuando la temperatura alcanza a -10oC el porcentaje de hielo será mayor del 70%.El resto del agua seguirá ligado a las proteínas y estabilizantes o forman parte de un jarabe con un gran contenido en azúcar y minerales.
En un proceso continuo dicha operación se realiza en forma muy rápida con una agitación muy fuerte de las cuchillas, formándose cristales muy pequeños y numerosos. Entonces lo aconsejable es que la temperatura de extrusión en el congelador sea los más baja posible y el tiempo de congelación sea lo más rápido posible.
En los congeladores convencionales cuando se utiliza una temperatura demasiado baja, se ocasionan problemas mecánicos, disminuyendo la capacidad del equipo. Una reducción de la temperatura de (-5 a -6oC) reduce la capacidad del equipo en un 50%. Pero con la utilización de los congeladores modernos (temperaturas de extrusión: -8 a -9oC) se obtienen excelentes resultados ya que en estas condiciones se pueden obtener cristales de hielo muy pequeños, en tamaños que oscilan entre 18 y 20µm, pero el equipo funciona a presiones 5 a 6 veces más altas.
En el proceso de congelación se incorpora aire a la mezcla par obtener los que se denomina «aumento porcentual de volumen» (overrum). El aire se encuentra distribuido en forma de vesículas de cuyo número y tamaño depende la textura del producto final. Para obtener mejores resultados el diámetro de las burbujas de aire debe estar entre los 60 y 100µm, porque si es mayor, se presentarán defectos en la textura del producto.
Cálculo del aumento porcentual del volumen del helado
Para este cálculo se pueden utilizar las fórmulas según los siguientes ejemplos:
Cálculo del aumento porcentual para un proceso por cochada (en una operación).
Con 2000 litros de mezcla se fabrican 3760 litros de helado. Calcular el rendimiento (R)
Solución
R = volumen del helado «“ volumen de la mezcla x 100
_____________________________________________
Volumen de mezcla
R = 3760 – 2000
____________ X 100
2000
R = 88%
Endurecimiento
Después de que el helado sale del congelador se envasa y se somete de nuevo a congelación. En este proceso el porcentaje de agua que en un principio era de aproximadamente un 50% aumenta en un 80 «“ 85%. En este caso lo más importante es que el endurecimiento sea bastante rápido y para ello se aconseja una cámara de congelación con una buena circulación de aire y que pueda ajustarse a temperaturas entre 35 «“ 40oC, de esta manera el endurecimiento del producto ocurre en menos de 2 horas si el envase utilizado es de 1 litro.