Effetto della velocità di stampa e della temperatura ambientale sulla stabilità di prodotti di cioccolato in 3D

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La stampa 3D è una nuova tecnologia che consente l’ottenimento di prodotti alimentari in tre dimensioni, con forme e strutture personalizzate, basata sull’estrusione e sul deposito progressivi di diversi strati.

L’intero processo produttivo è complesso dal momento che coinvolge simultaneamente molti fenomeni: la gestione di fluidi non-Newtoniani, il trasferimento di calore, la sinterizzazione tra i vari strati e la solidificazione del materiale stampato dopo la sua deposizione. In questo contesto, in uno studio recente, effettuato da un gruppo di ricercatori internazionali [Rando & Ramaioli, 2021], vengono analizzate le interazioni tra le caratteristiche reologiche e quelle termiche del cioccolato e le condizioni del processo al fine di prevedere la stabilità di strutture 3D.

In particolare, sono stati studiati gli effetti della velocità di stampa (Vp) e della temperatura ambientale (Te) utilizzando la termografia infrarossa (IR) per caratterizzare le dinamiche di raffreddamento locali. I risultati dimostrano che le strutture 3D possono essere prodotte in modo soddisfacente solamente al di sotto di una determinata Vp che dipende strettamente dalla Te: ad una Te di 18°C, ad esempio, la Vp deve essere inferiore a 16 mm/s, mentre ad una Te di 20°C la Vp deve essere inferiore a 8 mm/s.

Queste condizioni garantiscono, infatti, condizioni adeguate di raffreddamento e di solidificazione del burro di cacao, necessarie per un processo soddisfacente. Nello studio viene, infine, proposto un criterio basato sulla tensione di snervamento locale per spiegare la stabilità od il collasso delle strutture 3D. Concludendo, gli autori evidenziano che le informazioni riportate nello studio sono utilmente utilizzabili per ottimizzare il processo di stampa 3D dei prodotti a base di cioccolato.

Riferimenti bibliografici: Rando & M. Ramaioli, Journal of Food Engineering, 294, 2021, 110415.