Appunti: Materie Prime e Tecnologie per l'industria dolciaria

Materie Prime e Tecnologie per l’Industria Dolciaria

Concetti base

Contenuto di acqua e disponibilità dell’acqua (aw)

Il contenuto di umidità condiziona la struttura chimica, stabilità, la crescita MO, processo, shelf life,

caratteristiche (consistenza), condiziona la cristallizzazione degli zuccheri (elimino componenti melassigeni e

ottengo una massa cotta molto pura per cristallizzare e ottenere cristalli di zucchero). Nelle caramelle dure

si cerca di evitare la cristallizzazione dello zucchero e si tiene in forma amorfa; l’assorbimento dell’acqua

determina che sulla superficie lo zucchero è nella forma disciolta, poi cristallizzandosi si concentra=

fenomeno di cristallizzazione dello zucchero sulla superficie che era in forma amorfa per l’umidità,

granitura:

poi come conseguenza la caramella si appiccica alla carta. Un 20-30% di acqua ci vuole, nella soluzione si

mette l’anticristallizzante che è uno sciroppo di glucosio.

Acqua + zucchero+anticristallizzante nei cuocitori e faccio caramella dura, liberazione di acqua e appiccicosità

(difetto caramelle).

Indurimento: avviene in caramelle mou vecchie, nel tempo si indurisce, questo è dovuto alla cristallizzazione

dello zucchero che può essere promossa dall’umidità.

L’umidità può causare anche la presa in massa nei prodotti disidratati. Nei sistemi colloidali un assorbimento

di acqua causa un rigonfiamento.

Umidità= grammi di H O/100 grammi campione

2

Nelle caramelle dure l’umidità è del 2-4%, nelle caramelle morbide è fino al 30%, Il cioccolato ha 0,5-2% di

umidità, le caratteristiche più importanti sono consistenza, il modo in cui si spacca, la reologia del cioccolato

fuso. Per fonderlo ho bisogno di 40-45% di umidità, il cioccolato può essere usato come copertura, la viscosità

è importante per lo spostamento nell’impianto. In base al tipo di cioccolato (da uova di cioccolato, da

tavoletta) avrò una viscosità diversa. Le caratteristiche reologiche sono date dal burro di cacao. L’aggiunta di

acqua ad un sistema a fase grassa (cioccolato) determina una repulsione con la fase grassa che determina la

formazione di grumi. Se riduco l’umidità della fava di cacao la viscosità diminuisce. La lecitina agisce da

lubrificante e fa da ponte. Il cioccolato è un fluido pseudoplastico con limite di scorrimento. L’acqua di

processo è di rete, è controllata, il pH è importante e deve essere tra 6,2-6,8, pH acidi possono comportare

possono comportare + zuccheri invertiti in cottura e cioè comporta un cambiamento della miscela che sarà

+ igroscopica. Se il prodotto è ricco di grassi ci può essere ossidazione lipidica. L’umidità si valuta in stufa a

105°C con la perdita di peso del prodotto, si deve evitare che il prodotto si degradi e la formazione di croste,

i tempi sono diversi in funzione del prodotto. Oppure posso fare un essiccazione con stufa sottovuoto: si usa

se il prodotto è ricco di volatili o se si degrada. Altrimenti posso usare altri metodi come le microonde o il

riscaldamento a infrarossi.

è una titolazione, si usa per rilevare contenuti bassissimi di umidità, prevede la preseza di un

KARL FISHER:

alcol, SO e una base (un’ammina primaria). In presenza di acqua e di iodo la reazione consuma l’acqua

2

presente nell’alimento. L’acqua reagisce in rapporto 1:1 con lo iodio. La presenza di iodio in eccesso viene

valutato con elettrodo. Il titolatore KarlFischer mi svolge da solo la titolazione. (vedere su youtube il video).

26-2 proprietà che variano in funzione degli stessi parametri o in funzione della

Proprietà colligative:

concentrazione (ad es innalzamento del punto di ebollizione o pressione parziale di vapore).

Pasta di zucchero, è una miscela di cristalli di zucchero in una miscela satura di zucchero, ha una

Fondants:

cristallinità del 35-55%.

Il punto di partenza della produzione delle è la dissoluzione dello zucchero, se devo ottenere un

caramelle

prodotto con bassa cristallinità e bassa umidità. Per fare dissoluzione devo avere un 30-40% di acqua per fare

la dissoluzione. Se voglio valutare la concentrazione del prodotto guardo la Temperatura di ebollizione, + è

alta + il prodotto è concentrato.

ci indica la disponibilità termodinamica dell’acqua. In funzione dell’attività dell’acqua ho una serie di

Aw:

reazioni che possono essere favorite o sfavorite. L’aw dipende dalla presenza di zuccheri, di polioli e da altre

sostanze solubili che legano l’acqua come umettanti e anticristallinizzanti, rendendo l’acqua non +

disponibile. La tensione/pressione di vapore dell’acqua (dopo un certo tempo in un contenitore ho una certa

pressione di vapore dell’acqua) è inversamente proporzionale all’affinità dell’aw, più l’acqua è legata minore

è la tensione di vapore. Ha un valore compreso tra 0 e 1.

P= F/A. Newton/metri quadrati= Pascal

Si preferisce esprimere la tensione di vapore come pressione parziale di vapore. Aw= P/P0. Il valore dell’aw

aumenta all’aumentare della temperatura. Aw=0,8 significa che la

L’umidità relativa (si usa per gli ambienti) è diversa dall’aw (si usa per gli alimenti).

tensione di vapore è l’80% dell’acqua pura.

Per misurare l’umidità relativa si usano gli igrometri.

Per misurare l’aw uso uno strumento che misura il punto di rugiada cioè la T alla qale l’acqua contenuta

nell’aria condensa. Questo strumento si chiama Nel macchinario si instaura un equilibrio tra umidità

aqualab.

del prodotto e il campione in esame.Dopo un certo tempo il prodotto comincia a raffreddarsi, l’acqua

condensa su uno specchietto, arriva un raggio che vede l’acqua condensata, questo perchè l’acqua

condensata ha un angolo di riflessione diverso. L’umidità relativa è in equilibrio con l’aw del prodotto. L’aw

migra sempre da una zona ad alta aw ad una a bassa aw.

misurano attraverso un sale l’umidità assorbita o desorbita dal sale e da questi

IGROMETRI ELETTRONICI:

ricavo l’aw. Le aziende vendono soluzioni a aw nota per calibrare lo strumento. Oppure l’aw me la ricavo

dalle isoterme di assorbimento, se ho un prodotto a bassa umidità in un ambiente ad alta umidità assorbirà

umidità. mi dice il comportamento di assorbimento o perdite di acqua se il prodotto viene messo in un

ISOTERMA:

ambiente con umidità diversa. È un grafico dove in funzione dell’aw metto in relazione m.s. cioè il contenuto

di acqua nell’ambiente. Sono

Mi serve a predire delle variazioni di aw “se non avvengono passaggi di stato”.

2 perchè sono leggermente diverse se voglio aumentare o diminuire l’umidità del prodotto idratandolo o

disidratandolo. Esistono strumenti per creare isoterme, metto il prodotto a contatto con ambienti a umidità

differenti e vedo come varia l’umidità nel prodotto. Posso usare essiccatori, creo tanti ambienti che

contengono soluzioni sature di diversi sali, dopo un certo tempo l’ambiente circostante si mette in equilibrio.

Per essempio se metto polvere di latte nell’essiccatore si pone in equilibrio con il 75% del sale sottostante,

poi faccio residuo secco in stufa e trovo l’ FS.

Ci sono equazioni standard per modellare le isoterme per recuperare alcuni parametri.

ZONA A: acqua fortemente legata

ZONA B: acqua legata, è incongelabile

ZONA C: acqua libera di condensare

Quando il prodotto è in equilibrio con l’ambiente circostante il valore di aw x100 = U.R.

ESISTONO 3 TIPI DI ISOTERME

Ci sono prodotti con bassa aw che sono molto cioè assorbono molta acqua quindi per piccole

igroscopici

variazioni di aw la curva aumenta tanto (x es le patatine).

Se cambio il contenuto o il tipo di grasso l’isoterma cambia poco perchè non assorbono acqua, se cambio il

tipo o il contenuto di proteine l’isoterma cambia molto, ho un aumento dell’assorbimento dell’acqua.

1-3

Un amido non modificato ha un isoterma di tipo 2. L’amido ha una struttura che può legare l’acqua nelle zone

dell amilopeptina dove la struttura è + ramificata, l’acqua strutturale corrisponde a valori di umidità bassa

del prodotto, quest’acqua è molto legata,difficilmente allontanabile, se consideriamo ambienti con umidità

assolute maggiori,possiamo avere acqua del multistrato (aw + elevate)che riveste le superfici dei granuli

dell’amido, è l’acqua che si trova tra granulo-granulo e che viene assorbita sulla superficie quando si induce

il fenomeno della gelatinizzazione.

Il termine vuol dire massa, in un dolcificante intensivo in un prodotto il bulk è qualcos’altro x es i polioli

bulk

che mi fanno da massa. L’acqua utilizzata come solvente viene chiamata bulk water.

Quando l’attività dell’acqua è vicino ad 1 si ha un prodotto che ha molta acqua bulk (molto libera di

muoversi). Le isoterme dipendono dalla Temperatura, se costruiamo le isoterme usando gli esiccatori

otteniamo curve molto simili. Un isoterma a 5°C ha un aw=0,6, questo prodotto sempre con la stessa umidità

assoluta lo portiamo a 30°C la aw va a 0,75, questo perchè aumenta la tensione di vapore, quindi la crescita

microbica è accelerata.

Il mi dice in relazione dell’attività dell’acqua come si comportano le reazioni, ci si porta ad

grafico di Carrel

aw= 0,6-0,7 per rallentare attività microbica, quindi o agg sostanze che rendono l’acqua meno disponibile

oppure elimino l’acqua. C’è sia frutta candita sia semicandita (ha aw + alti ma che esige una conservazione a

bassa T, viene impiegato nella produzione dei gelati). I marronglassè sono glassati, sono molto delicati, la

glassatura mi limita gli scambi con l’ambiente. Un candito ricoperto di cioccolato riduce moltissimo gli scambi

con l’ambiente.

Devo proteggere il prodotto, ho modifiche dell’aw. I prod IMF= ad attività intermedia sono parzialmente

esiccati con aw= 0,5-0,6, spesso conservati sottovuoto o con refrigerazione, devono essere coperti cn

alluminio. Questi prodotti hanno bisogno di una combinazione di diverse tecniche di inibizione-

conservazione, (TEORIA DEGLI OSTACOLI), x es uso queste combinazioni per la IV GAMMA.

La curva dei lipidi ha un valore minimo a circa 0,5 a troppo bassa aw non ho uno strato di h20 che protegge

il lipide dall’ambiente ,Ad alta aw ho + mobilità di tt le attività cellulare coinvolte nell’ossidazione.

-un elevato tenore di acqua favorisce la reazione di ossidazione perchè agisce come solvente,come mezzo,

come elemento di struttura promuovendo il rigonfiamento dei gel promuovendo ed aumentando le superfici

di reazione. metto il prodotto a tot tempo a tot Temperatura, x valutare l’ossidazione dei lipidi valuto

Prove di shelf life=

perossidi (ossidazione primaria), poi composti secondari cm ad es etanale, aldeidi, poi valuto anche l’acidità

visto che aumenta con la produz di ac grassi.

Se l’aw è bassissima il tempo l’ossidazione avviene prima.

imbrunimento, per rallentarlo uso SO2, agisco sul ph o con sostanze che inibiscono Maillard.

Maillard=

Ad alte aw diminuisce Maillard xk zucch e AA reagiscono di meno perchè sono diluiti, a bassa aw maillard è

rallentata xk diminuisce mobilità. Alta aw rallenta imbrunimento x l’effetto diluizione xk l’acqua è così tanta

da allontanare le sostanze che reagiscono tra loro

Se lasciamo una patatina in estate in un ambiente non protetto cambia la crispness xk cambia sia umidità che

aw, la crispness si modifica, la valuto con un dinamometro oppure cn metodi sensoriali, se il prodotto è

tenuto a 0,1 è crisp poi man mano che aw aumenta le caratteristiche di crispness diminuiscono e diminuisce

l’accettabilità sensoriale.

Umidità relativa di equilibrio

Hard candy x es 0,40 hanno una determinata u.r. di equilibrio in cui non assorbe acqua ne la rilascia xk è in

equilibrio, se la metto ad U.R superiori assorbirà acqua, a U.R inferiori li cede, conoscendo l’isoterma posso

prevedere cosa succede, l’aw mi serve x sapere a che

l’isoterma mi serve come metodo di previsione,

reazioni va incontro il prodotto.

Es TWIX è un prodotto fatto da un biscotto+strato di caramello ricoperto di cioccolato e condizionato. Ci sono

scambi possibili tra il biscotto e il caramello, ci può essere un umidificazione del cookie che rende meno

friabile il biscotto. Ci può essere in minor misura uno scambio con il cioccolato che ha 0,1 di umidità e bassa

aw=0,5-0,6, il burro di cacao ha una curva di fusione x cui a T ambiente è solido, questo strato protettivo è

molto efficiente però ci puo essere uno scambio di umidità tra cioccolato e parte interna. Ci può essere

scambio tra cioccolato e parte interna del packaging questo scambio aumenta all’aumentare tra spazio tra

prodotto e packaging; + c’è spazio, maggiore è l’essicazione del prodotto o l’assorbimento di umidità in base

all’ambiente esterno.

Ripassare : allegato 1 dello zucchero cioè denominazione di vendita dei prodotti, zucch bianco....., come è

fatto lo zucch, potere dolcificante, classificaz sulla granulometria, quando faccio zucch a velo si forma strato

amorfo. Lo zucchero si idrolizza in ambiente acido. Curva di solubilità, rivedere processo. La solubilità

aumenta all’aumentare della T, studiare Diagramma di fase saccarosio.

Gli zuccheri amorfi se assorbono acqua sulla superficie si ha la dissoluzione dello zucch e la cristallizzione con

liberazione d’acqua e questo porta alla formazione di e appiccicosità sulla superficie del cristallo.

granitura

Gli zuccheri amorfi sono + igroscopici di quelli cristallini. Portare lo zucch a aw 0,3 l’umidità aumenta fino a

raggiungere il 5% di umidità dove raggiunge l’equilibrio, l’aumento di umidità porta ad aumento di cristallinità

nel tempo fino al 100% e questo porta liberazione di acqua dai cristalli(xk non la legano) e questo causa un

appiccicosità del cristallo. Dipende se è protetto o no, se è macinato, se ha una struttura alveolare

dall’umidità. L’umidità dello zucchero iniziale è 0,05, una volta che cristallizza diminuisce di umidità. Quando

arrivo al 5% di umidità si ha una soluzione sovrasatura di zucch e nel tempo cristallizza, quando si sono formati

tutti i cristalli l’umidità è minima.

Nei prodotti in polvere l’umidità porta alla L’umidificazione scioglie la superficie

PRESA IN MASSA o CAKING.

del prodotto creando una soluzione, quindi l’acqua poi è in grado di penetrare + velocemente, velocizzando

la solubilizzazione della polvere. Per evitare la presa in massa che è promossa dall’acqua liberata dalla

cristallizzazione, posso aggiungere agenti che legano l’acqua.

Grafico: il prodotto amorfo (2) cristallizza, scende l’umidità del prodotto, si forma una soluzione satura di

zucchero (3) e la sua curva diventa uguale a quella dello zucchero cristallino (1). A 0.86 ho la dissoluzione

dello zucchero che poi si comporta come un composto molto igroscopico assorbendo l’acqua.

Per valutare proprietà dello zucchero uso il per valutare la deviazione della luce polarizzata.

polarimetro

La densità delle soluzioni zuccherine viene impiegata come metodo di misura della quantita di zucchero

presente. si basano sulla spinta di archimede. La scala Baumè (Bè) è una misura della gravità

Densimetri:

specifica di una soluzione zuccherina, dalla densità specifica valuto la scala Baumè= M- (M/SG),

Baumè.

M=145 è il numero convenzionale, SG=gravità specifica, ci sono densimetri per range di densità.

è la percentuale in peso di saccarosio. Una soluzione di 25°Brix contiene 25 g di zucch in 100g di

Gradi Brix=

sz.(peso/peso). metto una gocciolina, sul vetro, chiudo, e vedo una scala, vedo 2 campi in funzione della

Indice di rifrazione=

concentrazione dei gradi brix, i gradi brix dipendono dalla T. Principio: La luce si muove a velocità diverse in

funzione della densità, il raggio di luce verrà in parte riflesso e in parte rifratto. Per la legge della rifrazione

sinalfa/singamma=n1/n2. n1 e n2 sono gli indici di rifrazione dei 2 mezzi. L’indice di rifrazione cresce

all’aumentare della densità del mezzo. L’indice di rifrazione si legge con il rifrattometro.

Proprietà dello zucchero e delle soluzioni zuccherine

La T di evaporazione dipende dalla P del sistema utilizzato per la concentrazione della soluzione. Con delle

curve so che a quella T ho una certa concentrazione di zucchero. Il destrosio a PM che è la metà del saccarosio

quindi ha il doppio di moli. La T di evaporazione aumenta anche all’aumentare della concentrazione del

sistema espressa come molalità (moli/kg), è quindi un parametro indiretto per misurare la concentrazione

raggiunta durante la cottura di soluzioni zuccherine.

AMIDO E SCIROPPI DI GLUCOSIO

Lo è una soluzione acquosa raffinata e concentrata di del D-glucosio e da una serie di

sciroppo di glucosio

polimeri del D-glucosio come ad es maltosio, ottenuta da un idrolisi parziale e controllata dell’amido

alimentare. Molti di questi sciroppi si ottengono dall’amido.

Mais

Dalla cariosside di si ottengono diversi prodotti, l’umidità di raccolta dipende dall’ambiente, se è un’

mais

estate secca il prodotto avrà bassa umidità vicino ai valori idonei alla conservazione (12-13%umidità), se

l’umidità è elevata