Tecnologie per la raffinazione del cioccolato

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Questa fase serve a conferire alle particelle di cioccolato la giusta granulometria e una distribuzione omogenea, grazie ai sistemi di raffinazione a singolo o doppio stadio e a sfere. La massa di cioccolato ottenuta avrĂ  sensazioni piacevoli al palato

Raccolta, fermentazione, essiccazione, torrefazione, raffinazione, concaggio, temperaggio e modellaggio: grazie a queste operazioni dalle cabosse, il frutto dell’albero di cacao (Theobroma cacao), si ottiene il cioccolato. Ogni operazione, raffinazione compresa, deve essere eseguita al meglio per ottenere un cioccolato di buona qualità.

La raffinazione
L’obiettivo di questa operazione è ottenere un cioccolato che non sia granelloso o, al contrario, viscoso, ma con la giusta palatabilità. Per questo, le dimensioni della granulometria devono essere inferiori o prossime a 25 μm, grandezza entro la quale le papille gustative non percepiscono la granullosità delle particelle. Queste ultime, però, non devono essere nemmeno troppo piccole, perché renderebbero la pasta troppo viscosa. Difetto che potrebbe essere corretto dall’aggiunta di una quantità più importante di burro di cacao nelle fasi successive. Per ottenere una buona raffinazione, inoltre, occorre che le particelle siano distribuite in modo uniforme e che il contenuto di grasso all’interno della pasta oscilli tra il 25-27%.

Sistemi di raffinazione
I sistemi di raffinazione utilizzati dalle diverse aziende cioccolatiere utilizzano raffinatrici a cilindri o a sfere. Le raffinatrici a cilindri sono composte da due/tre o cinque cilindri lisci sovrapposti, anche se i più utilizzati sono quelli a cinque cilindri. Il processo di raffinazione del cioccolato avviene per schiacciamento e trascinamento del prodotto stesso fra i cilindri controrotanti in granito o più soventemente in acciaio inox. Nel caso della raffinazione con rulli o cilindri, essa può avvenire in uno o due stadi. E’ la decisione di utilizzare saccarosio in polvere o cristallino che influisce sul processo di raffinazione. Infatti, quando il saccarosio è polverizzato si può procede alla raffinazione direttamente con la raffinatrice a cinque cilindri in un unico stadio. Se invece il saccarosio è cristallino, quindi con una maggiore granulometria, le particelle dovranno essere ridotte di dimensioni attraverso l’utilizzo di una raffinatrice a due o tre cilindri, procedendo quindi ad una preraffinazione, per poi effettuare la raffinazione finale in una macchina a cinque cilindri. Con la preraffinazione si ottengono due effetti: la riduzione delle dimensioni del particelle di saccarosio da 400-1.000 micron a 80-120 micron e l’assorbimento della frazione grassa da parte degli altri ingredienti. La massa di cioccolato così ottenuta risulterà più compatta e le particelle saranno della granulometria ottimale per subire la raffinazione finale. Si è visto che i processi a doppio stadio, ovvero composti sia dalla preraffinazione che dalla raffinazione vera e propria, sono più efficienti rispetto di quelli a stadio singolo. Grazie alla preraffinazione infatti si ottiene una granulometria ottimale della massa di cioccolato che sarà lavorata nella fase di raffinazione vera e propria e, di conseguenza, una produttività superiore del 10-20%, con un cioccolato più omogeneo. In più, il processo a stadio singolo, comporta costi energetici e tempi di miscelazione maggiori. Anche dal punto di vista aromatico, il cioccolato ottenuto con la raffinazione a due stadi è migliore di quello ottenuto senza la preraffinazione, in quanto lo zucchero in polvere può essere la causa della comparsa di un gusto metallico dovuto alla macinazione dello zucchero stesso. Il livello di macinazione dipende dalla distanza dei cilindri e la superficie di lavoro dalla lunghezza dei cilindri, tipicamente da 1 a 2,5 m. Il cilindro inferiore, montato fuori fase, fa sì che la massa di cioccolato giunga agli altri cilindri, che ruotano ad una velocità maggiore per far risalire la massa di cioccolato e ridurre le dimensioni delle particelle ad ogni passaggio. Uno dei parametri fondamentali per la riuscita del processo di raffinazione è proprio la velocità dei diversi cilindri, che influenza la riuscita della raffinazione, così come la pressione esercitata dagli stessi.

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All’interno di ogni cilindro circola acqua fredda con la funzione di diminuire il calore, sviluppato dall’attrito dato dal movimento dei rulli e dallo strofinamento di questi con il cioccolato, fino a 25°C circa, al momento del distacco. La regolazione della temperatura dell’acqua, e quindi di quella del cilindro stesso, viene regolata per ridurre o aumentare il tempo di contatto della massa di cioccolato sui rulli e di conseguenza la scorrevolezza della massa di cioccolato ottenuta alla fine del processo di raffinazione. Il cioccolato, dopo essere passato attraverso i vari cilindri, viene scaricato attraverso raschiamento nelle diverse conche. Dal punto di vista costruttivo, le aziende produttrici di macchine raffinatrici devono tenere presente che la rotazione dei cilindri comporta una flessione al centro di questi ultimi, che potrebbe influire pesantemente sulla buona riuscita del processo di raffinazione. Per questo i cilindri hanno una pre-deformazione, ossia una bombatura, calibrata con accuratezza per ottenere la granulometria desiderata delle particelle di cioccolato. Per quanto riguarda i coltelli raschiatori, essi sono facilmente smontabili, per consentire una pulizia ottimale e tenuti aderenti ai cilindri, qualunque sia la loro posizione, tramite un meccanismo. Le raffinatrici che presentano un’elevata potenza delle motorizzazioni impiegate sul gruppo di raffinazione riescono a trasmettere una maggiore energia al processo, ottenendo finezza e tempi di lavorazione ridotti. La maggior parte delle raffinatrici sono insonorizzate, per ridurre le emissioni sonore che una lavorazione del genere speso comporta. E’ possibile inoltre regolare i cilindri raffinatori per riportarli paralleli per contrastare l’usura irregolare delle parti, dopo anni di lavoro. Alcuni parametri possono essere regolati, sia in automatico tramite PLC o manualmente, a seconda del cioccolato che si intende ottenere. E’ il caso della temperatura dei cilindri, del numero dei giri dei questi ultimi, della pressione di contatto tra i rulli, dell’intensità di corrente che alimenta i motori. Alcune innovazioni tecniche sono dirette ad aumentare la capacità, l’accessibilità e la pulizia della raffinatrice, alla riduzione dei tempi di manutenzione, grazie alla disposizione dei cilindri di raffinazione. Non esistono solo impianti di raffinazione a cilindri ma anche a sfere in acciaio ad alta resistenza, che possono essere utilizzati con ricette con percentuale di grasso anche del 30%. La granulometria ottenibile può raggiungere i 20-22 micron e ben si adatta a prodotti, come ad esempio creme da spalmare o da utilizzare per la farcitura e ricopertura, cioccolato, surrogato, pasta di nocciole. Sono raffinatrici più economiche e versatili, ma con minore capacità lavorativa di quelle a cilindri (25 a 500 chili). Possono lavorare a batch o in continuo. Nel serbatoio di premiscelazione vengono versati i diversi ingredienti della ricetta, mentre un software è programmato per eseguire più ricette, semplicemente regolando parametri, come tempo e temperatura di raffinazione, e/o i dosaggi degli ingredienti. La raffinazione avviene grazie ad un albero con bracci con sfere di acciaio temprato, che ruotano nel serbatoio di macinazione a doppia parete. La direzione degli elementi di raffinazione è la stessa direzione, quella che cambia è la velocità. Il risultato è che la velocità delle sfere alle estremità dei bracci è nettamente superiore a quella che hanno nella parte più esterna del serbatoio. Questo accorgimento fa sì che lo sfregamento tra le sfere e la parete della camera sia minore e che l’usura delle parti sia minore. A differenza di quanto accade nelle raffinatrici a cilindri, il raffreddamento non avviene grazie all’acqua, ma per il rinnovarsi della massa di cioccolato che percorre la parete di raffreddamento. La gestione elettronica del riscaldamento e del raffreddamento del prodotto, il controllo del numero dei giri in base all’assorbimento del motore, con conseguente riduzione automatica dei giri all’aumentare della densità del cioccolato sottoposto a raffinazione, sono accorgimenti che mirano alla migliore conservazione degli aromi e dei sapori del prodotto in uscita dalla raffinatrice. In alcuni casi, i due sistemi di raffinazione (a rulli e a sfere) possono essere combinati per garantire un risultato ottimale in termini di finezza per tutti i tipi di cioccolato o creme. In questo caso, il sistema di raffinazione è costituito da 3 unità in serie, ovvero una preraffinatrice con due cilindri, un raffinatore vero e proprio con cinque rulli e un raffinatore di finitura a sfere. La massa di cioccolato mescolata arriva alla tramoggia per poi passare alla pre-raffinatrice a due cilindri e, successivamente, attraverso una coclea, al raffinatore a rulli verticali. Una pompa, invece, invia il prodotto alla raffinatrice a sfere, che completa la raffinazione del cioccolato, che sarà successivamente avviata, attraverso un filtro, al concaggio. I vari parametri che influenzano la raffinazione, quali la pressione e l’effetto taglio, la corretta temperatura sono controllati elettronicamente attraverso il PLC con pannello operatore touch screen assicura il controllo totale del sistema.

Consumo energetico: dipende dalla velocitĂ  di rotazione e dalla quantitĂ  di sfere
Un gruppo di ricercatori serbi (Fišteš et al., 2013) ha indagato gli effetti sul consumo energetico di una raffinatrice a sfere variando la velocità dell’albero dell’agitatore e la quantità di sfere d’acciaio. Secondo i risultati ottenuti si evince che aumentando la velocità dell’agitatore aumenta anche il consumo energetico della macchina. Mantenendo, invece, al minimo la velocità (10%) e aumentando la quantità di sfere non si registra un aumento dell’energia richiesta, se il peso delle sfere aumenta da 30 a 40 kg, mentre accresce in modo significativo se il peso passa da 20 a 30 kg, nell’intervallo di agitazione compreso tra 20 e 70%. Per valori di agitazione superiori o uguali all’80%, invece, il consumo energetico aumenta all’aumentare della quantità/peso di sfere. Le analisi si sono focalizzate sul consumo energetico al variare della velocità di rotazione e del peso delle sfere, ma non ha preso in considerazione la qualità della massa di cioccolato raffinata al variare di questi parametri.