Não há nada como um sorvete em um dia quente, e comê-lo antes que derreta demais faz parte da diversão. O sorvete é um sólido macio, e seu apelo é uma combinação complexa de 'sensação na boca', gosto e aparência, que são fortemente afetados pela microestrutura subjacente. Sabemos que mudanças na microestrutura do sorvete ocorrem em temperaturas de armazenamento acima de -30 ° C, então eles ocorrerão durante o transporte, e em freezers no supermercado e em casa. Em sua busca contínua para criar o sorvete perfeito, uma equipe internacional de pesquisadores trouxe amostras para Diamond para investigar a dependência dessas mudanças microestruturais com a temperatura, e os mecanismos físicos subjacentes que controlam a estabilidade microestrutural.

Pesquisas anteriores examinaram o engrossamento da microestrutura com microscopia de luz e microscopia eletrônica de varredura criogênica, e microscopia eletrônica de transmissão, mas essas técnicas fornecem apenas informações 2-D da superfície ou dos cortes na amostra de sorvete. A tomografia de raios-X 3D fornece muito mais informações, e para seu primeiro conjunto de experimentos na Diamond, a equipe usou amostras de sorvete que haviam sido "abusadas" termicamente antes, ciclando-os entre -15 ° C e -5 ° C por vários dias. Os resultados mostraram que tanto os cristais de gelo quanto as células de ar dentro da espuma de sorvete cresceram em tamanho por até 14 ciclos, com uma taxa de crescimento que diminuiu significativamente após 7 ciclos.

Esses estudos ex situ não puderam mostrar as interações entre as características microestruturais, e assim, para seu conjunto de experimentos mais recentes, a equipe trouxe amostras de sorvete que foram termicamente cicladas por 7 ciclos para Diamond, e então os examinou durante mais 7 ciclos no Diamond Manchester Beamline (I13-2). Eles desenvolveram um novo método de reconstrução de dados e processamento de imagens para segmentar e quantificar o grande conjunto de dados resultante desses estudos resolvidos no tempo.

Os resultados revelaram que o derretimento e a recristalização são responsáveis ​​por mudanças no tamanho e na forma do cristal de gelo durante o abuso térmico, ao passo que as mudanças no tamanho das bolhas de ar e na interconectividade são principalmente devido à coalescência das bolhas.

De acordo com o professor Peter Lee do Complexo de Pesquisa em Harwell:

“Este trabalho também revelou outros fenômenos interessantes, incluindo o papel da matriz descongelada na manutenção da estabilidade microestrutural do sorvete e as complexas interações entre os cristais de gelo e as bolhas de ar. Por exemplo, o derretimento e recristalização de cristais de gelo afetam significativamente a morfologia das bolhas de ar e o comportamento da matriz descongelada. "

Os resultados da equipe fornecem informações cruciais que aumentam a compreensão da evolução microestrutural em sorvetes e outros alimentos moles. A configuração experimental e as rotinas de processamento de imagem desenvolvidas são aplicáveis ​​a uma ampla gama de materiais macios.