¿Cómo funciona el helado? Un químico explica por qué no se puede congelar la crema y esperar resultados

El helado parece un concepto simple. Tome un poco de lácteos, agregue un poco de azúcar y sabores y congele.

Pero para obtener un helado helado perfectamente cremoso y de textura suave, necesitamos algo más que una temperatura baja: se necesita una interacción cuidadosa de la química y tres estados de la materia: sólido, líquido y gaseoso.

El helado comercial incluye muchos ingredientes: aire, agua, grasa láctea, los llamados sólidos lácteos (principalmente proteínas lácteas y lactosa), edulcorantes, estabilizantes, emulsionantes y aromas. Los ingredientes se mezclan y pasteurizan para garantizar la seguridad alimentaria.

Los helados caseros tienden a utilizar leche, nata espesa, azúcar y aromas, como frutas, bayas o chocolate. Las cantidades exactas varían según la receta, pero los pasos de procesamiento son similares.

La leche se compone de todo lo que una vaca joven necesita para crecer y desarrollarse: agua, grasas, carbohidratos, proteínas, minerales y vitaminas. Estos componentes responden de diferentes maneras cuando se congelan.

A medida que la mezcla de ingredientes del helado se enfría, pequeños grupos de moléculas de agua se juntan para formar pequeños cristales de hielo. El tamaño de los cristales de hielo es responsable de la sensación del helado en la boca: cuanto más pequeños son los cristales, más suave es la sensación.

Si la cristalización no se controla bien, estos cristales pueden llegar a ser muy grandes. Las heladeras (comerciales o de uso doméstico) consiguen pequeños cristales de hielo agitando o batiendo el líquido a medida que se congela. Esto mantiene las moléculas de agua en movimiento y evita que los cristales crezcan.

El proceso de mezclado también incorpora aire, que es el ingrediente secreto para darle al helado una textura más ligera.

La grasa de la leche existe en forma de glóbulos rodeados de proteínas. Estas proteínas unen la grasa y el agua, ayudando a mantener las grasas en suspensión. (La leche se ve blanca porque la luz se dispersa en estos glóbulos de grasa).

Estas moléculas de grasa láctea tienen diferentes propiedades a diferentes temperaturas. A temperatura ambiente son semisólidos (como la mantequilla) y aproximadamente dos tercios son sólidos cuando están a 0 ℃.

Los glóbulos de grasa pueden pegarse entre sí, por eso se obtiene una capa de crema encima de la leche sin procesar. Un proceso llamado homogeneización fuerza la leche a través de una pequeña abertura bajo una presión muy alta, rompiendo los glóbulos de grasa grandes en otros más pequeños. Este proceso produce muchos pequeños glóbulos de grasa, hasta un billón por litro. La leche homogeneizada garantiza que la mezcla se congele de manera uniforme y que las grasas separadas no se peguen a la maquinaria de mezcla.

La congelación de los glóbulos de grasa hace que se aglutinen, y las proteínas circundantes actúan como puentes hacia otras moléculas de grasa y hacia los cristales de hielo. Estas grasas se derriten en la boca, dando una sensación y un sabor cremosos.

El azúcar y otros ingredientes disueltos en la leche también son fundamentales para la textura final del helado. La presencia de azúcares en el agua reduce la temperatura de congelación de la mezcla por debajo de 0 ℃.

He aquí por qué eso es importante. A medida que comienzan a formarse cristales de hielo, aumenta la concentración de azúcares y otros materiales disueltos en el líquido no congelado, lo que reduce aún más su punto de congelación. Cuando se han formado la mayoría de los cristales de hielo, el líquido resultante está muy concentrado en azúcares.

Este líquido concentrado, llamado "suero", actúa como puente entre los cristales de hielo, los glóbulos de grasa sólida y las burbujas de aire. El suero permanece líquido muy por debajo de 0 ℃ y agrega suficiente flexibilidad a la mezcla para que aún se pueda tomar o darle forma al helado.

De esta manera, las propiedades químicas únicas del agua, las grasas, las proteínas y los azúcares se unen con el aire para dar la mezcla de sólidos, líquidos y gases que conocemos y amamos.

Lo que se llama "helado" en realidad se rige por un código de normas alimentarias. Por eso no todos los postres helados pueden denominarse legalmente helado, porque no contienen suficiente grasa láctea.

Hay muchas variaciones de la receta de helado estándar. El helado utiliza más azúcar, incorpora menos aire y normalmente tiene menos grasas y otros sólidos. Los sorbetes eliminan los lácteos y normalmente contienen más azúcar, pero históricamente han utilizado huevo o gelatina como fuente de proteína.

Independientemente de la receta exacta, los pasos fundamentales de formación de cristales de hielo, solidificación de grasas y separación de fases séricas son los mismos.

Los nombres de productos como "servicio suave", "postre lácteo" o "dulce helado" suelen ser una indicación de que la lista de ingredientes incluye grasas vegetales en lugar de grasas lácteas más caras.

Los productos de helado suave también se forman mediante agitación a medida que la mezcla se congela, pero tienden a contener menos aire que el helado que comprarías en una tina, debido a la agitación constante dentro de la máquina dispensadora.

Los polos helados, los bloques de hielo, los freezies o paletas heladas (según la fraseología local) y otros "helados de agua" se congelan dentro de un molde o tubo de plástico. La forma del molde limita la capacidad de agitar la mezcla, por lo que el proceso de congelación normalmente se realiza "en reposo", es decir, en reposo. La cristalización del hielo no está bien controlada y es posible que hayas experimentado cristales grandes que han crecido (técnicamente "sembrados") del palito de paleta.

La humanidad ha disfrutado del helado durante siglos. Es un alimento maravillosamente versátil con infinitas variaciones de sabores, aditivos y aderezos, junto con recuerdos de felicidad, comodidad, indulgencia y nostalgia. Y también mucha química.

Nathan Kilah, profesor titular de química, Universidad de Tasmania

Este artículo se vuelve a publicar desde The Conversation bajo una licencia Creative Commons. Lea el artículo original.