Raffinazione del cioccolato in mulini a sfere: stima dei consumi energetici ed effetti sulla qualità del prodotto

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Durante la raffinazione del cioccolato le dimensioni delle particelle solide del cacao e dei cristalli zuccherini vengono ridotte fino ad un livello al quale la loro presenza non è più percepibile dal punto di vista sensoriale. Questo processo viene seguito dal trattamento di concaggio durante la quale l’aroma del prodotto si sviluppa completamente e la sua superficie viene ricoperta con la fase lipidica. In uno studio recente, effettuato da un gruppo di ricercatori serbi (Fišteš et al., 2013), sono stati valutati gli effetti della velocità dell’albero dell’agitatore e della quantità di sfere d’acciaio sul consumo energetico di un mulino a sfere utilizzato per la raffinazione del cioccolato. In particolare, i test sono stati effettuati impiegando un sistema di laboratorio con un volume pari a 0.015 m3, mentre la velocità di agitazione è stata variata nell’intervallo compreso tra 10 e 100% in presenza di 20, 30 o 40 kg di sfere di acciaio. I risultati evidenziano che ad un incremento della velocità dell’agitatore corrisponde un significativo aumento del consumo energetico della macchina. È stato, inoltre, osservato che mantenendo al minimo quest’ultimo parametro (10%) l’utilizzo di un maggiore quantitativo di sfere non provoca un aumento dell’energia richiesta. Quest’ultimo parametro non varia significativamente nel caso in cui il quantitativo di sfere viene incrementato da 30 a 40 kg, ma aumenta in modo marcato aumentando tale quantitativo da 20 a 30 kg, nell’intervallo di agitazione compreso tra 20 e 70%. Per valori di agitazione ≥ 80%, invece, il consumo energetico aumenta continuamente in corrispondenza di un incremento del quantitativo di sfere utilizzato. Concludendo, gli autori evidenziano che ulteriori approfondimenti sono necessari per correlare tali consumi alla variazione di prodotto processato (aumentando il quantitativo di sfere diminuisce, infatti, lo spazio disponibile al prodotto) ed alla sua qualità finale (in termini di distribuzione delle dimensioni delle particelle).

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Effetto sulle caratteristiche di cristallizzazione e reologiche
Il cioccolato è un sistema complesso costituito da particelle solide (cacao, latte in polvere e zucchero) disperse in una fase lipidica (burro di cacao). La fase solida è disomogenea a causa della presenza di particelle caratterizzate da diverse dimensioni, forme e proprietà superficiali. Attraverso il processo di raffinazione si ottiene una distribuzione delle dimensioni ottimale che stabilizza il sistema. Le caratteristiche reologiche del cioccolato sono determinate principalmente dalla composizione del prodotto (in particolare, dal contenuto di grassi e dalla tipologia di emulsionante), dalle condizioni di trasformazione e dalla distribuzione delle particelle. In uno studio recente, effettuato da un gruppo di ricercatori serbi (Pajin et al., 2013), viene analizzata la possibilità di produrre cioccolato a base di latte di soia (al 20%) utilizzando un mulino a sfere per la raffinazione. I test sono stati effettuati per determinare i valori ottimali del tempo di processo (variato nell’intervallo compreso tra 30 e 90 min) e della temperatura di pre-cristallizzazione del prodotto (variata nell’intervallo compreso tra 26 e 30°C). Il comportamento reologico dei campioni è stato determinato impiegando un viscosimetro rotazionale, variando la velocità di taglio nell’intervallo 1-60 s-1. I risultati dimostrano che un incremento del tempo di raffinazione non provoca effetti significativi sulla velocità di cristallizzazione del cioccolato. Al contrario, quest’ultimo parametro diminuisce fortemente all’aumentare della temperatura di pre-cristallizzazione. È stato inoltre, osservato che questo aumento provoca un aumento del tempo di nucleazione (fino a tre volte), indipendentemente dalla durata della raffinazione. In sintesi, lo studio permette di concludere che dal punto di vista reologico (i.e., viscosità, resistenza allo snervamento ed area del loop tixotropico) il valore ottimale del tempo di raffinazione è risultato essere quello massimo testato (90 min), adottando una temperatura di pre-cristallizzazione pari a 30°C.

Riferimenti bibliografici
A.Z. Fišteš et al., Chemical Industry/Hemijska Industrija, 67, 2013, 747-751
B. Pajin et al., Journal of Food Engineering, 114, 2013, 70-74