Heuristic-based computer-aided formulation of ice creams sweetened with jaggery

Abstract

Jaggery is an unrefined craft sweetener obtained from open evaporation of sugarcane juices, and is well known for its nutritional and functional properties. The aim of this work is to use an in-silico approach to develop ice cream formulations that incorporates jaggery as a partial or total substitute for refined sugar. For this, experts were consulted to define prototype mixtures containing water, skim milk powder, dairy cream, vanilla, emulsifiers, stabilizers, palm oil and sweeteners (only sugar or only jaggery). Prototypes’ performance was assessed in terms of density, overrun, viscosity, pH, texture, freezing point and melting rate. It resulted that the use of jaggery does not affect the assessed properties. Available heuristics, regulations, and target performance properties were transformed into equations and mathematical restrictions to build a computer model suitable for ice cream design. The model was used to develop products with a minimum cost via a linear optimization. Optimal computer-based ice cream formulations with different jaggery contents were obtained. A sensory assessment of the products was carried out and proved that the use of jaggery does not influence the overall sensorial perception of the product by the consumers. This heuristic approach might be easily adapted for the computer-aided formulation of several other innovative food products.

Panela es un endulzante in bruto artesanal obtenido por evaporación abierta de jugos de caña, y es bien conocida por sus propiedades nutricionales y funcionales. La meta de este trabajo es usar un método in sillico para desarrollar formulaciones de helados incorporando panela como substitute parcial o total del azúcar refinado. Por eso, se consultaron a expertos para definir mezclas prototipas conteniendo agua, leche descremada en polvo, crema de leche, vainilla, emulsificantes, aceite de palma y endulzante (solo azúcar o solo panela). El desempeño de los prototipos fue evaluado en términos de densidad, aireado, viscosidad, pH, textura, punto de fusión y velocidad de derretimiento. El resultado fue que el uso de panela no afecta a las propiedades evaluadas. Las heurísticas disponibles, las normas y las propiedades de desempeño objetivas fueron convertidas en ecuaciones y restricciones matemáticas para construir un modelo informático adecuado para el diseño de helados. El modelo se utilizó para desarrollar productos con un costo mínimo mediante una optimización lineal. Se obtuvieron formulaciones asistidas computadora optímales con diferentes contenidos de panela. Se llevó a cabo una evaluación sensorial de los productos y se comprobó que el uso de panela no influye en la percepción sensorial global del producto por parte de los consumidores. Este enfoque heurístico podría adaptarse fácilmente a la formulación asistida por computadora de otros productos alimentarios innovadores. (Texto tomado de la fuente).