4 Sfide principali nella formulazione di alimenti e bevande

La destabilizzazione chimica e fisica di alimenti e bevande è inevitabile, con numerosi fattori interconnessi che si combinano per alterare il comportamento termodinamico a lungo termine di emulsioni, sospensioni e schiume alimentari. Ciò può avere implicazioni drammatiche per la durata di conservazione dei prodotti, la consistenza, la sensazione in bocca e persino il sapore.

Pertanto, migliorare la stabilità dei sistemi colloidali utilizzati nei prodotti alimentari e nelle bevande è una priorità assoluta per preservare la qualità dei prodotti nel tempo e garantire la migliore percezione da parte dei clienti.

La sfida alla base della stabilità delle dispersioni di alimenti e bevande è la complessa natura della meccanica dell'instabilità colloidale. Molteplici fenomeni di destabilizzazione possono avere un impatto sulla stabilità colloidale, a seconda delle materie prime interagenti nella dispersione, delle condizioni ambientali o di conservazione e del metodo di applicazione o di somministrazione.

In questo articolo illustriamo in modo più approfondito alcune delle sfide principali della stabilità degli alimenti e delle bevande.

Analisi delle dimensioni delle particelle - Panoramica di prodotto

Microtrac offre prodotti per tutte le tecnologie di Analisi Granulometrica.

Panoramica di prodotto Ci contatti!

1. Formazione di anelli nelle bevande

La formazione di anelli è un processo di deterioramento comune alle bevande concentrate. Si tratta di una forma di creaming (affioramento) che si verifica nei menischi delle dispersioni, dove la tensione superficiale fa sì che la fase concentrata di questo fluido aderisca all'interno del contenitore, formando un anello.

Questo fenomeno può richiedere fino a sei mesi prima di diventare visibile a occhio nudo. Ma per mantenere prodotti di alta qualità e processi produttivi efficienti, i prodotti devono essere testati in tempi molto più brevi.

Gli agenti di pesatura, come l'olio vegetale bromurato (BVO), sono spesso diagnosticati per limitare gli effetti delle differenze di densità tra le gocce d'olio dispersive e la fase acquosa per migliorare la stabilità colloidale. Tuttavia, il BVO e altri agenti di pesatura convenzionali sono considerati poco salutari. I test di stabilità delle bevande sono sempre più interessati ai nuovi ingredienti utilizzati per sostituire quelli come la BVO.

2. Creaming (affioramento) e flocculazione dei prodotti lattiero-caseari

Il creaming (affioramento) è una meccanica di instabilità molto complessa, influenzata da varie proprietà del materiale e da influenze meccaniche. È un fenomeno chiave alla base della durata di conservazione di diversi prodotti lattiero-caseari, la cui velocità e gravità variano a seconda del contenuto di grasso, dell'omogeneità dei globuli di grasso nella fase acquosa, della presenza di minerali supplementari come il calcio (Ca) o di additivi aggiuntivi come batteri e proteine. Prodotti diversi possono anche rendere più difficili i test di stabilità della dispersione. I prodotti lattiero-caseari senza grassi e senza zucchero possono presentare cinetiche o meccaniche di instabilità molto diverse da quelle dei prodotti tipici.

Il creaming avverrà quindi a velocità diverse nelle stesse condizioni per i prodotti lattiero-caseari omogeneizzati e non omogeneizzati, con una formazione più rapida di strati di crema più spessi associata sia al latte intero che a quello parzialmente scremato non omogeneizzato.

I prodotti lattiero-caseari sono caratterizzati da questi complessi fenomeni di instabilità. Lo yogurt si forma attraverso la gelificazione delle proteine del latte, una forma di flocculazione caratterizzata da diverse regioni cinetiche distinte (coagulazione, crescita dei batteri e formazione di una rete gelificata).

3. Ricostituzione della polvere alimentare

L'industria lattiero-casearia ha storicamente evitato il problema dell'instabilità colloidale disidratando i prodotti lattiero-caseari in una polvere che può essere reidratata su richiesta. Si tratta di una soluzione ideale, in quanto la polvere è efficiente in termini di costi e di spazio e contribuisce alle iniziative ecologiche. Tuttavia, la disidratazione introduce una serie di sfide aggiuntive dal punto di vista della stabilità. È importante valutare le proprietà del prodotto ricostituito per determinarne la somiglianza con la forma nativa. Variazioni nella stabilità globale delle polveri di latte reidratate potrebbero suggerire un prodotto di qualità relativamente scarsa o processi di reidratazione non ottimali.

La stabilità delle polveri alimentari è spesso caratterizzata dalla loro cinetica di dissoluzione, determinata da parametri quali bagnabilità, affondabilità e disperdibilità. La valutazione della qualità della polvere secca per la ricostituzione nei liquidi può richiedere una comprensione approfondita della capacità di uno strato di polvere di penetrare nel volume dell'acqua (bagnabilità), della velocità con cui può superare la tensione superficiale del liquido per affondare nel fluido (affondabilità) e della velocità con cui uno strato di sedimento si dissolve nel fluido (disperdibilità).

4. Proprietà emulsionanti delle proteine vegetali

Anche le sfide del mercato rappresentano ostacoli significativi alla stabilità degli alimenti e delle bevande, in quanto la disponibilità e il costo degli ingredienti essenziali possono influenzare drasticamente i ritorni sugli investimenti (ROI) dei prodotti finali. La disponibilità di proteine emulsionanti rappresenta una sfida particolare, in quanto queste materie prime essenziali sono soggette a una notevole volatilità del mercato e a fluttuazioni di disponibilità.

I ricercatori stanno cercando di superare questo problema valutando le potenziali proprietà emulsionanti delle proteine vegetali, come gli estratti di piselli e soia. Eliminare l'uso di proteine animali è oggi una questione di importanza commerciale, etica ed ecologica. Le proteine vegetali sono attualmente un prodotto di scarto con un valore evidente molto basso. Sfruttare questi scarti per l'emulsificazione avrebbe benefici significativi per il nostro pianeta, eliminando la dipendenza dai prodotti animali, in linea con la tendenza ecologicamente importante verso il veganismo.

Ciò richiede una solida comprensione della stabilità della dispersione globale e della cinetica di stabilità dei colloidi del campione, oltre alla concentrazione delle proteine e alle dimensioni delle gocce.

5. Test di stabilità per alimenti e bevande con Turbiscan

La gamma Turbiscan è specializzata nei test di stabilità delle formulazioni, con una suite di strumentazione avanzata progettata tenendo conto delle complessità dei mercati degli alimenti e delle bevande. La tecnologia SMLS incorporata nella gamma Turbiscan accelera l'analisi fino a 1.000 volte rispetto ai test visivi, con un rilevamento affidabile e la quantificazione di qualsiasi meccanismo di destabilizzazione. Non è necessaria la diluizione come con le tecniche di analisi alternative, consentendo una previsione accurata della durata di conservazione del prodotto nativo.

La gamma Turbiscan ha già contribuito alla valutazione dell'efficienza delle proteine vegetali come emulsionanti negli alimenti, allo sviluppo di metodi per stimare la ricostituzione della polvere alimentare in un liquido e molto altro ancora.

Se avete domande sui test di stabilità con i nostri prodotti Turbiscan, non esitate a contattarci.

Alla gamma prodotti "Static Multiple Light Scattering (SMLS)"

Ci contatti per una consulenza gratuita

Per definire la scelta finale tra una semplice setacciatura o l'investimento nella diffrazione laser o nell'Analisi d'Immagine Dinamica è necessario valutare molti fattori tra cui il volume dei test, il budget, il personale disponibile, eventuali standard internazionali specifici o i requisiti dei clienti.

Perché non contattare Microtrac per ricevere una consulenza gratuita e scoprire quale soluzione fornirà il miglior risultato e rendimento sugli investimenti di cui si ha bisogno?

Ci contatti!