Proprietà fisiche degli alimenti

UN AMPLIO RANGE DI SHEAR RATES.

Questo strumento, tuttavia, può non sempre riprodurre le condizioni di

processo; viene generalmente utilizzato per condurre test fondamentali.

Gli stress applicati sono di tipo oscillatorio, e vengono applicati dalle

sonde, dove anche queste possono avere geometria variabili:

A CILINDRI COASSIALI: per fluidi poco viscosi, il

 fluido viene immerso in un contenitore, ed una

sonda cilindrica viene fatta ruotare (principio

simile al Brookfield)

A CONO: per fluidi mediamente viscosi, il fluido

 viene posizionato sulla base e la sonda viene fatta

aderire all’alimento,

A PIATTI: per fluidi molto viscosi, quasi semi-solidi.



Questi reometri sono in grado di misurare lo sforzo –

deformazione causato in seguito all’applicazione di una

deformazione – sforzo. Il reometro può funzionare

secondo differenti principi: la base può fungere da motore

rotante (quindi applica la deformazione), mentre la sonda

va a quantificare la deformazione attraverso un lettore

ottico; oppure, la sonda e applica e misura la

deformazione. I campioni che si posizionano sono molto

sottili (circa 1 mm) e devono avere geometria completamente omogenea

in modo da aderire completamente ai piatti.

Il reometro è inoltre in grado di analizzare gli alimenti a diversi range di

temperature, oppure possono causare l’innalzamento della temperatura

del campione in seguito allo sforzo esercitato. Questo può causare un

trasporto di materia dell’acqua per evaporazione, la quale renderebbe i

dati inattendibili. Al fine di evitare l’evaporazione dell’acqua dall’alimento,

è possibile:

Utilizzare un olio specifico lubrificando e coibentando le pareti del

 sistema,

Utilizzare una sorta di camicia che ricopre il sistema



Dopo aver applicato lo sforzo, occorre aspettare che le molecole ritornino

al loro stato fondamentale prima di applicare il successivo sforzo.

Il reometro quindi applica degli stress oscillatori ed osserva la

deformazione risultante. In seguito all’analisi, il reometro ci fornisce un

grafico, dove mostra l’andamento di E’ ed E’’ in funzione della % di

deformazione o del tempo. Si possono quindi evidenziare tre differenti

casi:

1) MATERIALE ELASTICO IN CONDIZIONI DI PROCESSO: ovvero, la

linea rappresentante il modulo elastico E’, è superiore alla linea

rappresentante il modulo viscoso E’’, e sono parallele entrambe

all’asse delle ascisse.

2) MATERIALE VISCOSO IN CONDIZIONI DI PROCESSO: ovvero, la linea

rappresentate il modulo viscoso E’’, è superiore alla linea

rappresentante il modulo elastico E’, e sono entrambe sfalsate di

90° rispetto all’origine.

3) MATERIALE VISCOELASTICO IN CONDIZIONI DI PROCESSO: ovvero,

la linea rappresentante un modulo (E’ o E’’) si scambia di posizione

con l’altra ad una certa % di deformazione o ad un certo tempo.

È possibile rappresentare le componenti in gioco nell’analisi come un

triangolo

rettangolo: il

reometro è un

grado di definirci

la componente

E*, data dal

rapporto tra

sforzo e deformazione, ed anche il valore dell’angolo delta. Noti quindi E*

e delta, è possibile ricavare E’’ e E’: E''

tanδ= E'

Con il reometro di fanno diverse tipologie di misure. Infatti, a differenza di

un viscosimetro rotazionale, è possibile scegliere la temperatura di

analisi, la velocità, il tipo di stress da applicare, anche attraverso

l’applicazione di gradienti di temperatura. E’ possibile lavorare ad

esempio applicando stress ad andamento sinusoidale a frequenza

constante, effettuando la rotazione al ritorno con la stessa intensità di

sforzo e deformazione dato durante la prima rotazione. Questo ci

permette di valutare diverse caratteristiche dell’alimento:

L’aumento di temperatura dovuto allo sforzo applicato

 Monitorare la velocità di trasporto di materia

 Valutazione delle caratteristiche dell’alimento in funzione del

 tempo (fluidi tixotropici e reopectici).

È possibile inoltre applicare sforzi via via più intensi al fine si valutare il

cambiamento delle caratteristiche dell’alimento rispetto ai parametri

precedenti. Dal momento che la maggior parte degli alimenti sono di loro

natura viscoelastici, andiamo a descrivere un reogramma “tipo” ottenuto

per un

fluido

viscoelastico:

con la curva rossa (G) viene rappresentato il modulo elastico (E’), mentre

con la curva blu (sigma) viene rappresentato il modulo viscoso. Si nota

come fino ad una certa percentuale di deformazione applicata, l’alimento

mantenga un comportamento preponderante elastico.

Contemporaneamente aumenta anche il modulo E’’, andando quindi al

punto di critical strain, ovvero il punto dove si ha intersezione tra le due

curve. A questo punto l’alimento cambia di comportamento, assumendo

un comportamento preponderante viscoso a discapito di quello elastico,

che gradualmente diminuisce.

Queste curve si ottengono per ogni tipologia di alimento analizzato. Ad

esempio, se analizzassimo un latte e cacao, noteremmo come la

componente viscosa sia sempre preponderante su quella elastica nel

tempo (non all’infinito, a causa del processo di evaporazione dell’acqua, e

questo varia al variare della temperatura di analisi).

Se analizzassimo invece un budino (a temperatura costante bassa di circa

5 °C), noteremmo come la componente elastica, sia sempre superiore alla

componente viscosa.

È d’obbligo ricordare, come all’inizio dell’analisi, occorre definire le

condizioni al contorno (pressione, temperatura, %umidità, …), altrimenti i

dati ottenuti durante tutte le diverse analisi saranno incongruenti gli uni

con gli altri.

REOLOGIA DEGLI IMPASTI

Il momento in cui l’amido presente in un impasto gelatinizza, è il punto in

cui il modulo elastico È supera il modulo viscoso E’’. Conoscere questo

punto di gelatinizzazione dell’amido, permette di attribuire diverse

caratteristiche ad un impasto e ad uno sfarinato. Per questo, nell’ambito

degli impasti, vengono utilizzate strumentazioni che si basano su principi

descritti fino ad ora, ma vengono progettati in modo specifico per impasti

di farine. Il glutine, viceversa, si forma dal momento in cui le proteine

Gliadine e Glutenine si legano tra di loro attraverso una forza di

impastamento. Le principali tecniche di analisi degli impasti sfruttano la

presenza del glutine per descriverne la tenacia e l’elasticità. Ciò che è

importante definire, quindi è:

L’elasticità di un impasto

 La presenza (in termini di concentrazione) di acqua, in quanto

 questa influisce per la maggiore sul comportamento dell’impasto.

A tal proposito vengono elencate le principali tecniche di analisi

FARINOGRAFO DI BRABENDER

questo strumento è caratterizzato da due spirali che esercitano,

monitorandola, la forza di impastamento. Viene aggiunto lo sfarinato

(qualsiasi tipo di sfarinato, oppure miscele di

sfarinati per valutarne la qualità panificatoria) e

l’acqua, e quindi si misura la forza necessaria a far

“sviluppare” l’impasto.

In realtà, parallelamente, viene misurato anche il

quantitativo di acqua che si aggiunge.

VIENE MISURATA LA QUANTITA’ DI ACQUA DA AGGIUNGERE AD UN

IMPASTO AL FINE DI RAGGIUNGERE 500 UNITA’ BRABENDER (unità di

misura specifica dello strumento).

Il tempo che l’impasto impiega a raggiungere le 500 unità viene definito

TEMPO DI SVILUPPO DELL’IMPASTO.

Viene pesato ed aggiunto un quantitativo noto dello sfarinato nello

 strumento

Viene aggiunto in un colpo solo un quantitativo di acqua pari a

 circa il 45% del peso totale dello sfarinato

Viene azionato lo strumento, e viene titolato l’impasto con una

 buretta contenete acqua, fino al raggiungimento delle 500 unità

In fine lo strumento elabora un grafico (farinogramma).



Il grafico mostra il tempo di sviluppo (in questo caso 5 minuti) impiegato

per arrivare alle 500 unità Brabender. La stabilità alle 500 unità (senza

addizione di acqua aggiuntiva) è rappresentata dal tempo di permanenza

dell’impasto alle 500 unità, ed in fine, in seguito alla degradazione del

glutine dovuta all’eccessivo impastamento, il grafico scenderà fino al

rammollimento di questo. Lo spessore della banda alle 500 unità è

indicativo dell’elasticità dell’impasto.

L’analisi avviene a temperatura controllata, infatti la cella è termostatata,

poiché le caratteristiche degli impasti variano al variare della

temperatura.

Esempio applicativo:

si vuole determinare il tempo di sviluppo e la stabilità di un impasto

composto da 70% farina di grano tenero 00 e 30% da farina di lenticchie,

rispetto ad un 100% di farina 00.

Confrontando i farinogrammi, si denoterà come il tempo di sviluppo sia

maggiore per l’impasto contenente la miscela, in quanto il contenuto % in

glutine è minore. Anche la stabilità sarà, per lo stesso motivo, analoga.

ESTENSOGRAFO

l’estensografo è uno strumento in grado di valutare la tenacità, la

coesività e l’elasticità di un impasto. L’impasto

viene preparato in condizioni standard, e

successivamente viene posto in una camera

termostatata per una temperatura ed un tempo

prestabilito.

Il macchinario, successivamente, elaborerà dei

“salsicciotti” di dimensione standard. Questi

vengono posti all’interno di due morsetti, dove un

gancio, passando a metà dell’impasto, eserciterà

una forza verso il basso fino a rompere lo stesso.

In fine otterremo un grafico definito

estensiogramma, analogo a quello mostrato qui in figura: il valore R’

in figura, è

rappresentativo della TENACITA’ dell’impasto, misurata in unità

Brabender. Il valore dell’area sottesa tra la curva e l’asse delle X viene

invece definito COESIVITA’. Il tempo massimo per arrivare al valore di R’

è indicativo dell’ESTENSIBILTA’ dell’impasto.

ALVEOGRAFO DI CHOPIN

l’alveografo di Chopin, invece, è uno strumento in grado di misurare la

pressione dell’aria, insufflata alla base dell’impasto, necessaria a farlo

esplodere, quando questo viene sottoposto a rigonfiamento.

Viene preparato l’impasto in condizioni standard con quantitativo

 di acqua e farina noti

Vengono preparati dei dis