Figura 1:Le misurazioni al sincrotrone delle dimensioni e della forma dei cristalli di ghiaccio mostrano perché la fase del ghiaccio molto fine e più arrotondata nel gelato fresco lo rende così buono. Dopo la conservazione e il riscaldamento parziale quando il gelato viene estratto ripetutamente dal congelatore, i cristalli di ghiaccio diventano più grandi e hanno angoli più acuti, perdendo parte del gusto cremoso. Si stanno esplorando nuovi metodi per mantenere gustoso il gelato. Credito:Peter D. Lee (UCL)
Non c'è niente come un gelato in una giornata calda, e mangiarlo prima che si sciolga troppo fa parte del divertimento. Il gelato è un solido morbido, e il suo fascino è una complessa combinazione di "sensazione in bocca", gusto e aspetto, che sono tutti fortemente influenzati dalla microstruttura sottostante. Sappiamo che i cambiamenti nella microstruttura del gelato si verificano a temperature di conservazione superiori a -30°C, quindi si verificheranno durante la spedizione, e nei congelatori al supermercato ea casa. Nella loro continua ricerca per creare il gelato perfetto, un team internazionale di ricercatori ha portato campioni a Diamond per studiare la dipendenza dalla temperatura di questi cambiamenti microstrutturali, e i meccanismi fisici sottostanti che controllano la stabilità microstrutturale.
La ricerca precedente ha esaminato l'ingrossamento della microstruttura con la microscopia ottica e la microscopia elettronica a scansione crio, e microscopia elettronica a trasmissione, ma queste tecniche forniscono solo informazioni 2D della superficie o dei tagli attraverso il campione di gelato. La tomografia a raggi X 3D fornisce molte più informazioni, e per la loro prima serie di esperimenti a Diamond, il team ha utilizzato campioni di gelato che erano stati precedentemente "abusati" termicamente, ciclizzandoli tra -15°C e -5°C per un certo numero di giorni. I risultati hanno mostrato che sia i cristalli di ghiaccio che le celle d'aria all'interno della schiuma di gelato sono cresciuti di dimensioni fino a 14 cicli, con un tasso di crescita che è diminuito significativamente dopo 7 cicli.
Questi studi ex situ non hanno potuto mostrare le interazioni tra le caratteristiche microstrutturali, e così per la loro serie più recente di esperimenti, il team ha portato a Diamond campioni di gelato che erano stati sottoposti a cicli termici per 7 cicli, e poi li ha esaminati durante altri 7 cicli sulla Diamond Manchester Beamline (I13-2). Hanno sviluppato un nuovo metodo di ricostruzione dei dati e di elaborazione delle immagini per segmentare e quantificare il grande set di dati risultante da questi studi risolti nel tempo.
I risultati hanno rivelato che la fusione e la ricristallizzazione sono responsabili delle modifiche alle dimensioni e alla forma dei cristalli di ghiaccio durante l'abuso termico, mentre i cambiamenti nella dimensione delle bolle d'aria e nell'interconnettività sono principalmente dovuti alla fusione delle bolle.
Secondo il professor Peter Lee del Research Complex di Harwell:
"Questo lavoro ha rivelato anche altri fenomeni interessanti, compreso il ruolo della matrice scongelata nel mantenimento della stabilità microstrutturale del gelato e le complesse interazioni tra cristalli di ghiaccio e bolle d'aria. Per esempio, la fusione e la ricristallizzazione dei cristalli di ghiaccio influenzano significativamente la morfologia delle bolle d'aria e il comportamento della matrice non congelata."
I risultati del team forniscono informazioni cruciali che migliorano la comprensione dell'evoluzione microstrutturale nel gelato e in altri cibi morbidi. L'impostazione sperimentale e le routine di elaborazione delle immagini sviluppate sono applicabili a un'ampia gamma di materiali morbidi.
