Overrun e cristallizzazione del gelato: migliorare la texture con i gas tecnici

L’industria del gelato si confronta quotidianamente con una sfida termodinamica e reologica complessa: garantire una texture perfettamente liscia, cremosa e stabile nel tempo. Nel settore B2B, la percezione della qualità e la conservabilità del prodotto sono strettamente legate al bilanciamento di due parametri fisici fondamentali del processo produttivo: l’overrun e la cristallizzazione.

Se tradizionalmente l’attenzione dell’industria si è concentrata sull’impiego di additivi, stabilizzanti ed emulsionanti per governare queste dinamiche, le più recenti innovazioni del Foodtech dimostrano come la vera evoluzione risieda nell’ingegneria di processo e nell’impiego strategico dei gas tecnici.

La microstruttura del gelato: il delicato equilibrio tra aria e ghiaccio

Il gelato è a tutti gli effetti una schiuma congelata, un’emulsione complessa la cui stabilità è garantita dall’interazione tra cristalli di ghiaccio, globuli di grasso destabilizzati, una soluzione acquosa e cellule di gas.

• L’overrun rappresenta l’aumento percentuale di volume del gelato dovuto all’incorporazione di gas durante la fase di mantecazione. Un overrun ottimale non solo garantisce sofficità, ma isola termicamente il prodotto, ostacolandone lo scioglimento rapido in fase di consumo o stoccaggio.
• La cristallizzazione dipende invece dalla velocità di congelamento. Più l’abbattimento termico è fulmineo, più i cristalli di ghiaccio formati saranno microscopici, scongiurando difetti strutturali come la “sabbiosità” al palato e la perdita di cremosità.¹

Quando un gelato inizia a fondersi, la capacità di mantenere la propria forma (resistenza al meltdown) dipende dalla forza del reticolo formato dai grassi e dalle cellule di gas intrappolate. Se queste bolle collassano rapidamente, il siero drena e la struttura cede in modo irreversibile.

Il gap tecnologico: superare i limiti dell’aria con anidride carbonica e azoto

L’impiego di semplice aria atmosferica per generare l’overrun presenta evidenti limiti ingegneristici, non permettendo un controllo assoluto sulla dimensione e sulla stabilità temporale delle microbolle. Sostituire o integrare l’aria con gas tecnici di grado alimentare, come l’anidride carbonica (CO₂) e l’azoto (N₂), permette di ridefinire le proprietà strutturali del prodotto.

La carbonatazione e la resistenza allo scioglimento (meltdown)

Studi scientifici dimostrano che l’impiego di CO₂ durante la fase di lavorazione ha effetti trasformativi sulla matrice del gelato. L’anidride carbonica è un gas più pesante rispetto all’aria: questa caratteristica fisica fa sì che le microbolle intrappolate nel reticolo risalgano e collassino molto più lentamente, incrementando in modo significativo la resistenza del gelato allo scioglimento e migliorandone la conservazione.² ³ 

L’integrazione di CO₂ disciolta (ad esempio a 2000 ppm) nel mix liquido prima della mantecazione è in grado di agire profondamente sull’overrun, portandolo da un 46% misurato in campioni standard fino a sfiorare l’88%. Oltre a ottimizzare i volumi, questo gas accelera i tempi di lavorazione e migliora gli attributi sensoriali del prodotto finito.³

Il controllo della cristallizzazione tramite fluidi criogenici

Per ottenere cristalli di ghiaccio di dimensioni nanometriche e prevenire fenomeni di ricristallizzazione durante la shelf-life, l’impiego delle tradizionali frigorie meccaniche può risultare limitante. 

L’adozione di tecnologie di congelamento rapido (flash freezing) tramite CO₂ allo stato supercritico o azoto liquido permette un abbattimento termico istantaneo. Il freddo criogenico asporta il calore con una velocità tale da inibire l’accrescimento dendritico del ghiaccio, stabilizzando la microstruttura perfetta in frazioni di secondo e supportando contemporaneamente l’incremento dell’overrun.

Ingegnerizzare la texture nell’Atelier Alimentare

L’implementazione di gas tecnici nei processi di mantecazione e surgelazione non si traduce in un protocollo standardizzato, ma richiede uno studio rigoroso delle matrici alimentari. La viscosità della miscela, il contenuto proteico, lipidico e le temperature di estrusione modificano le interazioni reologiche tra i gas e l’alimento.

All’interno dell’Atelier Alimentare, il Food Team composto da tecnologi e ricercatori analizza e stressa queste dinamiche complesse. Attraverso attività di ricerca e sperimentazione, viene condotto uno studio approfondito delle corrette condizioni operative, con particolare attenzione alla pressione e alle miscele di gas più idonee per ottimizzare parametri chiave quali overrun e cristallizzazione.  L’obiettivo è affiancare le aziende B2B nel raggiungimento di standard di texture impeccabili, esplorando parallelamente la riduzione di additivi chimici in favore di etichette sempre più corte e pulite.

Fonti

1. Gallagher, L. R., & Hartel, R. W. (2025). Microstructural evolution of ice cream after start-up in a continuous scraped surface freezer. Journal of Food Engineering, 392, 112466.
2. Wu, B., Sözeri Atik, D., Freire, D. O., & Hartel, R. W. (2025). The Science of Ice Cream Meltdown and Structural Collapse: A Comprehensive Review. Comprehensive Reviews in Food Science and Food Safety, 24.
3. Adhikari, B. M., Truong, T., Prakash, S., Bansal, N., & Bhandari, B. (2020). Impact of incorporation of CO₂ on the melting, texture and sensory attributes of soft-serve ice cream. International Dairy Journal, 109, 104789.