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Modelo Conceptual
Descripción
Modelo S5.1 - Helado: Sistema Multifásico
El modelo conceptual busca comprender los mecanismos que dan origen a un comportamiento, y describirlos de la forma más simple posible. Para eso, el comportamiento se segmenta en temas (grupos): cada uno identifica los objetos o variables que participan —tanto en su funcionamiento normal como en sus posibles anomalías o desviaciones— y describe, mediante verbos, la forma en que esos objetos interactúan entre sí. El resultado es lo que llamamos una red semántica: la estructura con la que representamos y comunicamos el modelo conceptual, antes de introducir ecuación alguna.
ID:2278
Estructura de los Grupos
Descripción
El primer paso consiste en analizar la descripción general del modelo e identificar los distintos aspectos que intervienen en el fenómeno y que deben ser representados. Cada uno de estos aspectos se organiza como un grupo, entendido como una unidad conceptual coherente que describe una parte específica del funcionamiento del modelo.
Cada grupo reúne los objetos o conceptos relevantes para ese aspecto y las relaciones o verbos que describen cómo interactúan, se modifican o dependen unos de otros. De esta manera, cada grupo constituye una parte de la red semántica del modelo, mientras que el conjunto de los grupos permite representar de forma estructurada su funcionamiento global.
La división en grupos facilita además separar mecanismos, condiciones, procesos y resultados que cumplen funciones diferentes dentro del modelo, manteniendo al mismo tiempo las relaciones que existen entre ellos. Los grupos no son, por tanto, componentes aislados: pueden compartir conceptos y establecer relaciones entre sí, formando conjuntamente una única representación semántica del fenómeno.
La imagen anterior ofrece una visión general de los distintos aspectos en que se ha estructurado el modelo. A continuación se presentan los grupos identificados, indicando para cada uno su título y una breve descripción del aspecto del modelo que representa.
Grupo 1: Grupo 1: Sistema multifásico y textura
El helado contiene cristales de hielo, fase acuosa no congelada, grasa parcialmente coalescida y aire. El tamaño cristalino es el observable microestructural principal: cristales pequeños sostienen cremosidad y cristales grandes producen sensación arenosa. La fracción de cada fase conecta composición y proceso con textura.
Grupo 2: Grupo 2: Descenso crioscópico y fase no congelada
Los solutos deprimen el punto de congelación y mantienen agua líquida a la temperatura de servicio. Más azúcar, sales y proteínas disueltas aumentan la concentración efectiva de solutos y la fracción de agua no congelada. Esa fase líquida concentrada aporta plasticidad y capacidad de servir con cuchara.
Grupo 3: Grupo 3: Mantecación, nucleación, raspado y overrun
La pared fría del mantecador nuclea hielo y la paleta raspa continuamente los cristales recién formados. El raspado limita el tiempo de crecimiento y mantiene pequeño el radio cristalino. En paralelo el batido incorpora aire; mayor overrun produce un helado más ligero y aireado.
Grupo 4: Grupo 4: Recristalización de Ostwald y fluctuaciones térmicas
Durante almacenamiento los cristales pequeños se disuelven y los grandes crecen a su costa. La movilidad molecular y la proximidad al punto de congelación aceleran esta recristalización. Las fluctuaciones térmicas aumentan repetidamente la movilidad y el deshielo parcial, acelerando el crecimiento cristalino y la pérdida de cremosidad.
Grupo 5: Grupo 5: Estabilizantes, viscosidad y transporte molecular
Carragenina, goma guar y goma xantana elevan la viscosidad de la fase acuosa no congelada. La mayor viscosidad reduce la movilidad y el transporte de agua hacia cristales grandes, por lo que disminuye la velocidad de recristalización. La concentración de estabilizante actúa así como control de transporte, no como eliminación del hielo.
Grupo 6: Grupo 6: Transición vítrea y conservación de calidad
La temperatura de transición vítrea marca una región donde la movilidad molecular cae fuertemente. Por debajo de Tg la recristalización prácticamente se detiene; muy por encima de Tg progresa con rapidez. La calidad almacenada integra temperatura, fluctuaciones, viscosidad y crecimiento cristalino y se expresa como persistencia de textura cremosa.
ID:1558
Grupo 1: Grupo 1: Sistema multifásico y textura
Descripción
El helado contiene cristales de hielo, fase acuosa no congelada, grasa parcialmente coalescida y aire. El tamaño cristalino es el observable microestructural principal: cristales pequeños sostienen cremosidad y cristales grandes producen sensación arenosa. La fracción de cada fase conecta composición y proceso con textura.
Pregunta clave: ¿Cómo opera sistema multifásico y textura?
El helado contiene cristales de hielo, fase acuosa no congelada, grasa parcialmente coalescida y aire. El tamaño cristalino es el observable microestructural principal: cristales pequeños sostienen cremosidad y cristales grandes producen sensación arenosa. La fracción de cada fase conecta composición y proceso con textura. Este helado es un sistema de cuatro fases distintas que ya establece otro modelo de este conjunto en una versión más simple: los cristales de hielo dispersos dentro de él, la fase acuosa concentrada que todavía permanece sin congelar, los glóbulos de grasa ya parcialmente coalescidos entre sí, y las burbujas de aire incorporadas dentro de toda esta mezcla. La calidad de este helado depende, fundamentalmente, del tamaño de estos cristales de hielo dispersos en él, exactamente según ya establece ese mismo modelo de este conjunto: un cristal de hielo pequeño da a este helado una textura cremosa, mientras que un cristal de hielo grande se percibe, en cambio, como granuloso o arenoso al comerlo. Por eso este modelo, con estos cristales de hielo pequeños y esta recristalización de Ostwald con las que se abrió, hace que la temperatura de transición vítrea de este helado, la misma temperatura de transición vítrea que ya establece otro modelo de este conjunto, marque el límite por debajo del cual la movilidad molecular de esta fase acuosa sin congelar resulta tan baja que esta recristalización de Ostwald prácticamente se detiene: un helado almacenado por debajo de esta temperatura de transición vítrea conserva, en consecuencia, durante mucho más tiempo, a esos mismos cristales de hielo pequeños con los que se abrió este modelo, mientras que ese mismo helado, almacenado en cambio muy por encima de esta temperatura de transición vítrea, pierde su propia textura cremosa con mucha más rapidez.
ID:9876
Grupo 2: Grupo 2: Descenso crioscópico y fase no congelada
Descripción
Los solutos deprimen el punto de congelación y mantienen agua líquida a la temperatura de servicio. Más azúcar, sales y proteínas disueltas aumentan la concentración efectiva de solutos y la fracción de agua no congelada. Esa fase líquida concentrada aporta plasticidad y capacidad de servir con cuchara.
Pregunta clave: ¿Cómo opera descenso crioscópico y fase no congelada?
Los solutos deprimen el punto de congelación y mantienen agua líquida a la temperatura de servicio. Más azúcar, sales y proteínas disueltas aumentan la concentración efectiva de solutos y la fracción de agua no congelada. Esa fase líquida concentrada aporta plasticidad y capacidad de servir con cuchara. El descenso crioscópico, el mismo descenso crioscópico que ya establece otro modelo de este conjunto, explica por qué este helado no llega a congelarse por completo a esta temperatura habitual de servicio: los azúcares, las sales y las proteínas disueltas en este helado mantienen, en consecuencia, a una fracción considerable de esta agua todavía en estado líquido, aun a esta temperatura de servicio ya bastante baja. Que estos azúcares y estas sales disueltas en este helado sean más abundantes hace que, según este mismo descenso crioscópico, esta fracción de esta agua todavía sin congelar, a esta misma temperatura de servicio, en consecuencia, sea mayor. Esta fase líquida concentrada que todavía persiste dentro de este helado es la responsable, en definitiva, tanto de la plasticidad de este helado como de su capacidad de servirse con una cuchara sin resultar un bloque sólido.
ID:9877
Grupo 3: Grupo 3: Mantecación, nucleación, raspado y overrun
Descripción
La pared fría del mantecador nuclea hielo y la paleta raspa continuamente los cristales recién formados. El raspado limita el tiempo de crecimiento y mantiene pequeño el radio cristalino. En paralelo el batido incorpora aire; mayor overrun produce un helado más ligero y aireado.
Pregunta clave: ¿Cómo opera mantecación, nucleación, raspado y overrun?
La pared fría del mantecador nuclea hielo y la paleta raspa continuamente los cristales recién formados. El raspado limita el tiempo de crecimiento y mantiene pequeño el radio cristalino. En paralelo el batido incorpora aire; mayor overrun produce un helado más ligero y aireado. El proceso de congelación de este helado dentro de un mantecador es un proceso dinámico: el cilindro frío de este mantecador nuclea a estos cristales de hielo sobre su propia pared, mientras que una paleta interna raspa continuamente a esos mismos cristales recién nucleados, manteniendo en consecuencia pequeño a este tamaño de cristal, al mismo tiempo que incorpora aire dentro de esta mezcla mediante el mismo overrun que ya establece otro modelo de este conjunto. Que este overrun de este helado sea mayor hace que, en consecuencia, este helado resulte más ligero y más aireado al servirse. Durante el almacenamiento de este helado a esta misma temperatura de servicio, la recristalización de Ostwald, la misma maduración de Ostwald que ya establece otro modelo de este conjunto, degrada con lentitud a la textura de este helado: estos cristales de hielo pequeños, los mismos cristales pequeños con los que se abrió este modelo gracias a esta paleta de este mantecador, se disuelven poco a poco, mientras que los cristales de hielo grandes de este helado crecen, en cambio, a costa de ellos.
ID:9878
Grupo 4: Grupo 4: Recristalización de Ostwald y fluctuaciones térmicas
Descripción
Durante almacenamiento los cristales pequeños se disuelven y los grandes crecen a su costa. La movilidad molecular y la proximidad al punto de congelación aceleran esta recristalización. Las fluctuaciones térmicas aumentan repetidamente la movilidad y el deshielo parcial, acelerando el crecimiento cristalino y la pérdida de cremosidad.
Pregunta clave: ¿Cómo opera recristalización de ostwald y fluctuaciones térmicas?
Durante almacenamiento los cristales pequeños se disuelven y los grandes crecen a su costa. La movilidad molecular y la proximidad al punto de congelación aceleran esta recristalización. Las fluctuaciones térmicas aumentan repetidamente la movilidad y el deshielo parcial, acelerando el crecimiento cristalino y la pérdida de cremosidad. Por eso este modelo, con estos cristales de hielo pequeños y esta recristalización de Ostwald con las que se abrió, hace que la temperatura de transición vítrea de este helado, la misma temperatura de transición vítrea que ya establece otro modelo de este conjunto, marque el límite por debajo del cual la movilidad molecular de esta fase acuosa sin congelar resulta tan baja que esta recristalización de Ostwald prácticamente se detiene: un helado almacenado por debajo de esta temperatura de transición vítrea conserva, en consecuencia, durante mucho más tiempo, a esos mismos cristales de hielo pequeños con los que se abrió este modelo, mientras que ese mismo helado, almacenado en cambio muy por encima de esta temperatura de transición vítrea, pierde su propia textura cremosa con mucha más rapidez. Durante el almacenamiento de este helado a esta misma temperatura de servicio, la recristalización de Ostwald, la misma maduración de Ostwald que ya establece otro modelo de este conjunto, degrada con lentitud a la textura de este helado: estos cristales de hielo pequeños, los mismos cristales pequeños con los que se abrió este modelo gracias a esta paleta de este mantecador, se disuelven poco a poco, mientras que los cristales de hielo grandes de este helado crecen, en cambio, a costa de ellos. Que este helado se almacene con fluctuaciones de temperatura más frecuentes hace que, en consecuencia, esta recristalización de Ostwald avance más rápido, y que estos cristales de hielo pequeños con los que se abrió este modelo, en consecuencia, terminen desapareciendo antes.
ID:9879
Grupo 5: Grupo 5: Estabilizantes, viscosidad y transporte molecular
Descripción
Carragenina, goma guar y goma xantana elevan la viscosidad de la fase acuosa no congelada. La mayor viscosidad reduce la movilidad y el transporte de agua hacia cristales grandes, por lo que disminuye la velocidad de recristalización. La concentración de estabilizante actúa así como control de transporte, no como eliminación del hielo.
Pregunta clave: ¿Cómo opera estabilizantes, viscosidad y transporte molecular?
Carragenina, goma guar y goma xantana elevan la viscosidad de la fase acuosa no congelada. La mayor viscosidad reduce la movilidad y el transporte de agua hacia cristales grandes, por lo que disminuye la velocidad de recristalización. La concentración de estabilizante actúa así como control de transporte, no como eliminación del hielo. Los estabilizantes que contiene este helado, ya sea la carragenina, la goma guar o la goma xantana, inhiben en consecuencia a esta misma recristalización de Ostwald: estos mismos estabilizantes aumentan la viscosidad de esta fase acuosa todavía sin congelar con la que se abrió este modelo, y bloquean además, de manera física, el movimiento de las moléculas de esta agua hacia estos cristales de hielo ya grandes. Por eso este modelo, con estos cristales de hielo pequeños y esta recristalización de Ostwald con las que se abrió, hace que la temperatura de transición vítrea de este helado, la misma temperatura de transición vítrea que ya establece otro modelo de este conjunto, marque el límite por debajo del cual la movilidad molecular de esta fase acuosa sin congelar resulta tan baja que esta recristalización de Ostwald prácticamente se detiene: un helado almacenado por debajo de esta temperatura de transición vítrea conserva, en consecuencia, durante mucho más tiempo, a esos mismos cristales de hielo pequeños con los que se abrió este modelo, mientras que ese mismo helado, almacenado en cambio muy por encima de esta temperatura de transición vítrea, pierde su propia textura cremosa con mucha más rapidez. Que este helado contenga más de estos estabilizantes hace que esta viscosidad de esta fase acuosa sin congelar, en consecuencia, sea mayor, y que esta recristalización de Ostwald, en consecuencia, avance todavía más lenta dentro de este helado.
ID:9880
Grupo 6: Grupo 6: Transición vítrea y conservación de calidad
Descripción
La temperatura de transición vítrea marca una región donde la movilidad molecular cae fuertemente. Por debajo de Tg la recristalización prácticamente se detiene; muy por encima de Tg progresa con rapidez. La calidad almacenada integra temperatura, fluctuaciones, viscosidad y crecimiento cristalino y se expresa como persistencia de textura cremosa.
Pregunta clave: ¿Cómo opera transición vítrea y conservación de calidad?
La temperatura de transición vítrea marca una región donde la movilidad molecular cae fuertemente. Por debajo de Tg la recristalización prácticamente se detiene; muy por encima de Tg progresa con rapidez. La calidad almacenada integra temperatura, fluctuaciones, viscosidad y crecimiento cristalino y se expresa como persistencia de textura cremosa. Por eso este modelo, con estos cristales de hielo pequeños y esta recristalización de Ostwald con las que se abrió, hace que la temperatura de transición vítrea de este helado, la misma temperatura de transición vítrea que ya establece otro modelo de este conjunto, marque el límite por debajo del cual la movilidad molecular de esta fase acuosa sin congelar resulta tan baja que esta recristalización de Ostwald prácticamente se detiene: un helado almacenado por debajo de esta temperatura de transición vítrea conserva, en consecuencia, durante mucho más tiempo, a esos mismos cristales de hielo pequeños con los que se abrió este modelo, mientras que ese mismo helado, almacenado en cambio muy por encima de esta temperatura de transición vítrea, pierde su propia textura cremosa con mucha más rapidez. Durante el almacenamiento de este helado a esta misma temperatura de servicio, la recristalización de Ostwald, la misma maduración de Ostwald que ya establece otro modelo de este conjunto, degrada con lentitud a la textura de este helado: estos cristales de hielo pequeños, los mismos cristales pequeños con los que se abrió este modelo gracias a esta paleta de este mantecador, se disuelven poco a poco, mientras que los cristales de hielo grandes de este helado crecen, en cambio, a costa de ellos. Que este helado se almacene con fluctuaciones de temperatura más frecuentes hace que, en consecuencia, esta recristalización de Ostwald avance más rápido, y que estos cristales de hielo pequeños con los que se abrió este modelo, en consecuencia, terminen desapareciendo antes.
ID:9881