Appunti di Analisi chimica degli alimenti

Dispensa 3 – Analisi degli

alimenti e delle bevande

Densità, grado alcolico, estratto, ceneri, sale; latte, vino,

aceto, birra, miele, olio, acque

Introduzione

La terza dispensa applica ai prodotti alimentari gli strumenti visti nelle prime due. Il

materiale riunisce le lezioni sulle analisi «classiche» di vino, aceto, birra e latte

(densità, alcol, estratto, ceneri, sale) e i protocolli di laboratorio su sfarinati, carne,

burro, pH, latte, miele, acque, vino, succhi, olio. Ogni sezione risponde a quattro

che cosa si misura e perché su quale principio, come si procede, come

domande: ,

si calcola e come si interpreta.

Un’avvertenza importante: molte conversioni (densità → grado alcolico, densità del

residuo → estratto, correzioni di temperatura) si basano su tabelle ufficiali

(Schneyder, OIML, Reichard, tabelle del lattodensimetro). Le tabelle non sono

riprodotte qui; si spiega come sono usate e si danno esempi con i valori che esse

restituiscono.

La densità

Definizioni

La densità assoluta è il rapporto tra massa e volume misurati alla stessa

temperatura (g/mL). La densità apparente usa la massa misurata a una

t

temperatura e il volume riportato a 20 °C tramite tabelle. La densità relativa è il

rapporto tra la massa del campione e la massa di un ugual volume d’acqua;

nell’analisi degli alimenti si intende quella a 20 °C, indicata d₂₀²⁰, e vale

d₂₀²⁰ = d₂₀/0,998203

dove 0,998203 g/mL è la densità dell’acqua a 20 °C.

Perché misurare la densità del vino. Perché conoscere il rapporto

massa/volume ha un interesse pratico (220,00 L di vino con d = 0,9980 pesano

indirette

219,56 kg), e soprattutto perché la densità permette misure del grado

alcolico, dell’estratto e degli zuccheri.

I tre strumenti

Strumento Precisione su d₂₀²⁰ Principio

Picnometro ± 0,0001 (metodo di pesata di un volume fisso di

riferimento) liquido

1

Strumento Precisione su d₂₀²⁰ Principio

Densimetro (aerometro) ± 0,0003 galleggiamento in equilibrio

di un cilindro zavorrato

Bilancia idrostatica ± 0,0003 spinta di Archimede su un

galleggiante di volume noto

Picnometro. È un palloncino da 50 o 100 mL in vetro speciale con collo sottile, che

permette di definire il volume con grande precisione. Si porta a peso costante in

stufa (mₚ), si riempie con acqua deionizzata bollita e raffreddata, lo si termostata a

20 °C per 15–20 minuti, si porta il menisco alla tacca, si asciuga, lo si lascia 30

minuti in essiccatore e si pesa (mp+H₂O). Si ripete con il vino (mₚ₊ᵥᵢₙₒ). La densità

relativa è d₂₀²⁰ = (mₚ₊ᵥᵢₙₒ-mₚ)/(mp+H₂O-mₚ).

Se non si lavora a 20 °C, il picnometro porta un termometro. Si determina la massa

t,

d’acqua alla temperatura la si moltiplica per un fattore di conversione (tabella I

del regolamento CEE 2676/90) per avere il volume del picnometro a 20 °C; la

t,

massa di vino divisa per quel volume dà la densità apparente a che si riporta a 20

c/1000

°C sottraendo un fattore letto in tabella in funzione del grado alcolico e della

temperatura. Esiste una correzione anche per la massa d’aria del picnometro

vuoto, con densità dell’aria 0,0012 g/mL: è piccola (un errore del 10 % sulla densità

dell’aria provoca un errore di soli 5· 10⁻⁶ sulla densità del vino), ma va considerata

nei lavori di riferimento.

Esempio 2.1. Un vino a 15 °C con titolo alcolometrico 14 % vol. Il picnometro

contiene 100,923 g di acqua a 16,3 °C; fattore di conversione 1,001144, quindi

volume a 20 °C = 100,923 × 1,001144 = 101,0385 mL. La massa di vino a 15 °C è

99,8756 g e la densità apparente 99,8756 / 101,0385 = 0,988491 g/mL. Dalla

c

tabella il fattore di correzione per 14 % vol e 15 °C è = 1,30, quindi d₂₀ =

0,988491 - 0,00130 = 0,987191 g/mL e la densità relativa d₂₀²⁰ =

0,987191/0,998203 = 0,988968.

Densimetro. È un galleggiante di vetro con bulbo zavorrato e asta graduata in

unità di densità: affonda finché il peso del liquido spostato eguaglia il suo. Si legge

dove la superficie taglia l’asta. A temperature diverse da 20 °C si corregge in modo

approssimato di 0,00025 per ogni grado. Lo strumento va tarato e controllato nel

tempo.

Bilancia idrostatica. Un galleggiante di volume noto (10 o 20 mL) viene pesato in

aria e poi immerso nel liquido: la differenza è la massa di liquido spostato, quindi d

= m/V. Si lavora a 20 ± 0,2 °C. Le bilance moderne automatiche visualizzano

direttamente il risultato.

La densità del latte

Per il latte la temperatura standard è 15 °C. La densità è il risultato dell’equilibrio

fra acqua (0,999 g/mL), materia grassa (0,930) e sostanza secca magra (1,600): il

latte intero ha 1,028 < d₁₅ < 1,033. Perciò:

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diminuisce

• annacquamento: la densità (l’acqua è meno densa del latte);

aumenta

• scrematura: la densità (il grasso è meno denso del latte).

Le due frodi possono compensarsi: togliendo l’1 % di grasso e aggiungendo il 3 % di

acqua la densità resta praticamente costante. Una sola misura non basta;

occorrono grasso, indice crioscopico, densità del siero.

Lattodensimetro di Quevenne. È un aerometro con scala da 20 a 40 gradi (20 =

1,020, 40 = 1,040) e termometro incorporato. Si mescola il latte, lo si versa nel

cilindro lungo la parete (per evitare schiuma), si immerge lo strumento senza

toccare le pareti e si legge dopo circa un minuto, con la temperatura. Se la

temperatura è diversa da 15 °C si corregge: la regola approssimata è +0,0002 per

ogni grado sopra 15 °C e −0,0002 per ogni grado sotto. Esempio 2.2: lettura 32 a

18 °C: 1,032 + 3·0,0002 = 1,0326 (la tabella dà 32,7, cioè 1,0327); arrotondando

1,033 g/mL a 15 °C, valore normale.

Densità di birra e aceto

La densità della birra si misura a 20 °C, perché non esistono tabelle di correzione; il

valore medio sta fra 1,005 e 1,014 g/mL e diminuisce durante la maturazione

(partendo da 1,056–1,060 del mosto). Serve a risalire al grado alcolico. Anche per

l’aceto si lavora a 20 °C, con picnometro o bilancia idrostatica, perché la densità

serve per ricavare l’estratto per via indiretta.

Esercizi

Esercizio 2.A. Un picnometro vuoto pesa 45,2310 g, con acqua 95,1990 g, con

vino 94,7035 g (20 °C). Calcolare d₂₀²⁰.

Soluzione: (94,7035 − 45,2310)/(95,1990 − 45,2310) = 49,4725/49,9680 =

0,99008.

Esercizio 2.B. Un latte a 22 °C dà lettura 30. Densità corretta?

Soluzione: 1,030 + 7·0,0002 = 1,0314 (circa 1,031).

Il grado alcolico

Che cosa si misura

Nel vino l’alcol principale è l’etanolo, che si forma dalla fermentazione degli

zuccheri; è presente in quantità da 8° a 17° (% vol). Ci sono poi alcoli superiori

(metanolo, propanoli, butanoli, alcoli amilici, esanolo) e polialcoli (glicerolo, 2,3-

butandiolo, sorbitolo, mannitolo, mesoinositolo) in quantità molto inferiori ma

importanti per il profilo sensoriale e per scoprire frodi. Nella misura del grado

alcolico l’insieme degli alcoli è espresso come etanolo. Il grado alcolico è un

parametro di qualità e di valore, è soggetto a limiti di legge ed è base di

imposizione fiscale. 3

Unità di misura

1. % in volume a 20 °C (% vol): mL di alcol anidro in 100 mL di vino.

2. % in massa: g di alcol in 100 g di vino.

3. % massa su volume: g di alcol in 100 mL.

4. g/L (‰ in massa su volume).

In Europa la temperatura standard è 20 °C; negli Stati Uniti 60 °F (15,56 °C), e gli

alcolometri sono tarati di conseguenza.

Si distinguono: grado alcolico effettivo (svolto), l’alcol realmente presente;

grado potenziale (da svolgere), l’alcol che si otterrebbe fermentando gli

zuccheri residui, stimato con la resa di circa 0,6 mL di alcol per grammo di zucchero

invertito: potenziale = (g zucchero invertito/100 mL) · 0,6; grado complessivo =

svolto + da svolgere. Esempio 3.1: un mosto con 18 g di zucchero invertito per

100 mL ha un grado potenziale 18 × 0,6 = 10,8 % vol.

I metodi

La determinazione si può fare per via ebullioscopica (abbassamento del punto di

ebollizione del vino) oppure analizzando il distillato: con metodo densimetrico

(riferimento), rifrattometrico o chimico (ossidazione dell’alcol con dicromato di

potassio e titolazione iodometrica). Escluso il riferimento, la precisione è dell’ordine

di 0,1 % vol.

Metodo ebullioscopico (ebulliometro di Malligand)

Il vino è una miscela idroalcolica e bolle a una temperatura tanto più bassa quanto

più alcol contiene (etanolo 78,3 °C, acqua 100 °C). L’ebulliometro è composto da

una caldaia in cui si versa il liquido, un riscaldatore a termosifone con lampada ad

alcol, un refrigerante che condensa i vapori e li rimanda in caldaia (così la

composizione resta costante), un termometro a capillare e una scala alcolometrica

mobile con nonio.

Taratura dello zero:

1. con acqua fino all’anello inferiore e senza refrigerante, si

riscalda e si fa coincidere la temperatura massima raggiunta (ebollizione

dell’acqua alla pressione del momento) con lo 0 % della scala. Lo zero resta

valido per un paio d’ore se la pressione non cambia bruscamente.

Misura:

2. con vino fino all’anello superiore, coperchio e refrigerante, si riscalda

e si legge la temperatura massima, che corrisponde sulla scala al grado

alcolico. La lettura va fatta in fretta, perché con il tempo il refrigerante lascia

sfuggire alcol e la miscela si arricchisce in acqua (punto di ebollizione più

alto).

3. Se il vino ha un grado oltre la scala (20 %) si diluisce; il risultato va

moltiplicato per il fattore di diluizione.

È un metodo rapido, ma approssimato. 4

Metodo densimetrico sul distillato

La densità di un vino dipende anche dall’estratto; perciò si distilla per separare

l’alcol dai solidi, in modo che la densità del distillato sia legata solo al titolo alcolico.

Prima si neutralizza con latte di calce (6–10 mL di sospensione ottenuta

spegnendo