Buttermilk and Whey Powders: Microstructural Characteristics and Functional Properties
Questo studio caratterizza le proprietà microstrutturali e funzionali di varie polveri di latte, rivelando che la polvere di siero di cagliata presenta la peggiore scorrevolezza e la più alta dimensione frattale, mentre la polvere di latte scremato mostra la migliore bagnabilità, dimostrando che l'analisi delle immagini combinata con il calcolo della dimensione frattale è uno strumento prezioso per valutare la microstruttura delle polveri al fine di guidare la formulazione dei prodotti.
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Nell'industria alimentare moderna, trasformare il latte liquido in una polvere stabile e trasportabile è un'impresa di ingegneria che ha rimodellato il nostro modo di mangiare. Rimuovendo l'acqua attraverso un processo chiamato spray drying, i produttori creano prodotti che possono rimanere sugli scaffali per mesi senza deteriorarsi, superando la necessità della refrigerazione durante i lunghi viaggi. Tuttavia, non tutte le polveri di latte sono uguali. La materia prima utilizzata — che si tratti di latte scremato, del sottoprodotto liquido della produzione del formaggio o del residuo lasciato dopo la produzione del burro — determina il comportamento della polvere finale. Queste polveri devono fare molto di più che stare semplicemente in un sacchetto; devono sciogliersi rapidamente in acqua, scorrere fluidamente attraverso i macchinari e, talvolta, persino creare schiuma. Comprendere i minuscoli dettagli fisici di queste particelle è fondamentale per gli scienziati alimentari che devono selezionare la polvere giusta per prodotti specifici, dalle miscele per gelato agli integratori proteici.
Un team di ricercatori dell'Università di Warmia e Mazury di Olsztyn, in Polonia, si è posto l'obiettivo di esaminare il mondo fisico nascosto di quattro diverse polveri lattiero-casearie: polvere di latte scremato, polvere di siero acido, polvere di siero di cagliata e polvere di buttermilk. Il loro obiettivo era vedere come la forma e la dimensione microscopica delle particelle influenzassero il comportamento delle polveri nel mondo reale. Hanno esaminato tutto, da quanto la polvere fosse pesante rispetto alle sue dimensioni a quanto facilmente si dissolvesse e quanto bene potesse creare bolle quando montata. Per ottenere un'immagine chiara delle particelle, gli scienziati hanno utilizzato un potente microscopio per scattare immagini ad alta risoluzione, analizzando poi i contorni di centinaia di singole particelle per misurarne l'irregolarità. Hanno scoperto che le forme più complesse e frastagliate appartenevano alla polvere di siero di cagliata, che presentava i contorni superficiali più intricati. Al contrario, le particelle della polvere di latte scremato erano più lisce e uniformi, mentre le polveri di siero acido e di buttermilk tendevano a raggrupparsi in agglomerati più grandi e rugosi.
Lo studio ha rivelato che queste differenze microscopiche avevano un impatto diretto e misurabile sul funzionamento delle polveri. La polvere di siero di cagliata, con la sua superficie altamente irregolare e complessa, si è rivelata la più solubile, sciogliendosi più completamente delle altre, come indicato dall'indice di insolubilità più basso. Tuttavia, questa stessa complessità rendeva la polvere di siero di cagliata difficile da gestire in grandi quantità; era la più coesiva, il che significa che le particelle aderivano strettamente tra loro, risultando nella peggiore scorrevolezza. Era anche la più densa quando compattata. All'altro capo dello spettro, la polvere di latte scremato scorreva molto facilmente e dimostrava la migliore bagnabilità, impiegando solo 12,5 secondi per bagnarsi completamente, mentre la polvere di siero di cagliata e quella di buttermilk impiegavano più di 180 secondi solo per iniziare ad assorbire l'acqua.
I ricercatori hanno anche testato quanto bene queste polveri potessero creare e mantenere la schiuma, una proprietà fondamentale per prodotti come gelati e creme montate. In questo caso, la composizione della polvere ha giocato un ruolo determinante. La polvere di buttermilk ha prodotto il volume di schiuma più elevato quando montata, creando una capacità del 181%, eppure la schiuma che creava era meno stabile nel tempo. La polvere di latte scremato, nonostante producesse un volume iniziale di schiuma minore, ha creato le bolle più stabili che mantenevano la forma per l'intero periodo di osservazione di 30 minuti. La polvere di siero di cagliata non è riuscita a trattenere affatto la schiuma, collassando completamente entro la mezz'ora. Questi risultati evidenziano un chiaro compromesso: la polvere che creava le bolle più grandi non era quella che le manteneva stabili, e la polvere che si dissolveva più completamente non era quella che scorreva meglio.
In definitiva, lo studio dimostra che la prestazione funzionale di una polvere lattiero-casearia non dipende solo dai suoi ingredienti chimici, ma è profondamente radicata nella sua struttura fisica. I ricercatori hanno scoperto che l'uso dell'analisi d'immagine per misurare la complessità della forma delle particelle forniva un modo utile per prevedere il comportamento di una polvere. Collegando la frastagliatura del bordo di una particella alla sua capacità di dissolversi o scorrere, i produttori alimentari possono fare scelte più informate su quale polvere utilizzare per una specifica applicazione. Il lavoro suggerisce che se un prodotto richiede una rapida dissoluzione, una polvere con una superficie più complessa potrebbe essere ideale, mentre un prodotto che necessita di un flusso fluido attraverso una macchina trarrebbe beneficio da una polvere con una forma più semplice e uniforme. Questo collegamento tra la minuscola, invisibile geometria di una particella e il comportamento su larga scala del prodotto finale offre uno strumento pratico per migliorare la qualità degli alimenti a base di latte.
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