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Studio reologico degli alimenti

Molte delle proprietà di consistenza che percepiamo quando consumiamo del cibo sono legate alla reologia - la  cremosità, succulenza, fluidità, friabilità, tenerezza e la durezza degli alimenti spesso dipendono dalle proprietà e dal comportamento reologici. La caratterizzazione delle proprietà reologiche dei prodotti alimentari è di crescente importanza per la valutazione della qualità delle materie prime, la previsione dei comportamenti dei materiali durante la lavorazione e il rispetto dei requisiti di conservazione e stabilità.

Comportamento reologico degli alimenti

Resistenza strutturale / comportamento come sospensione

La conoscenza della resistenza strutturale degli alimenti è importante per prevedere la loro stabilità nel tempo e la loro tendenza alla sedimentazione, per esempio. Condimenti quali condimenti per insalata e aceto contengono spesso erbe e pezzi di verdure in sospensione. Se la sospensione è buona, questa miscela alimentare rimarrà stabile senza che il consumatore sia costretto a scuotere il contenitore per distribuire le particelle. Un condimento stabile fornisce il gusto e l'aspetto desiderato. Le proprietà strutturali forniscono inoltre al prodotto alimentare le proprietà sensoriali richieste dal consumatore, come ad esempio il profilo aromatico, il corpo di una bevanda, la cremosità del gelato, l’adesività di un dolce o la sensazione al palato quando il cibo viene ingerito. Per approfondire la conoscenza di tutte queste proprietà, i prodotti alimentari possono essere testati ed analizzati con l'aiuto della reologia.

Comportamento di scorrimento

La conoscenza del comportamento di scorrimento è essenziale per predire la lavorabilità e il comportamento di riempimento dei materiali alimentari. Il comportamento di scorrimento svolge un ruolo importante anche nel prevedere come la struttura degli alimenti cambierà quando il consumatore lo mastica e lo inghiotte. Il comportamento di scorrimento può essere influenzato anche dalle variazioni di temperatura, dalla refrigerazione alla temperatura dell’ambiente di conservazione a temperature elevate in bocca.

Studiare gli alimenti con i test reologici

I test reologici sono utili per:

  • Esaminare le proprietà fluide e strutturali delle materie prime utilizzate nella produzione alimentare
  • Migliorare la consistenza, il gusto e il sapore degli alimenti
  • Prevedere le prestazioni dei materiali durante la lavorazione
  • Misurare la qualità del prodotto (controllo qualità dei prodotti alimentari)

Cioccolato

Il cioccolato deve avere alcune proprietà reologiche per soddisfare le esigenze dei produttori e dei consumatori. Mentre la materia prima deve fluire senza impedimenti durante la produzione, il prodotto finito deve fondere solo in bocca e non a temperatura ambiente. Inoltre, il modo in cui il cioccolato aderisce alla lingua ed al palato è di grande importanza per l'esperienza del consumatore riguardo a sapore e gusto.

Test reologici sul cioccolato

Due importanti proprietà reologiche del cioccolato liquido sono la viscosità e il limite di scorrimentoLa viscosità è la misura della resistenza del cioccolato allo scorrimento. Deve essere considerata quando il cioccolato liquido viene versato in uno stampo (per barrette, formine, ecc.). Il limite di scorrimento è lo sforzo di taglio  che deve essere applicato perché inizi lo scorrimento. Questo è importante quando si tratta di versare e decorare, ma influenza anche il modo in cui il cioccolato si scioglie in bocca e nelle mani. Entrambi i valori dipendono dalla temperatura.

Il cioccolato dovrebbe sciogliersi sulla lingua a temperature tra 29 °C e 33 °C. Altrimenti il gusto può risultare ceroso o può essere troppo morbido a temperatura ambiente.

Le misure reologiche possono essere utilizzate per il controllo di qualità delle creme di cioccolato. La soluzione perfetta per questo è una curva di scorrimento a 40 °C. Il comportamento dello scorrimento del cioccolato è influenzato dai suoi vari ingredienti. Controllando parametri come il punto di deformazione plastica e la viscosità, è possibile garantire una qualità costante.

Questo test richiede un reometro dotato di un sistema di controllo della temperatura Peltier.

Panna artificiale per caffè

La panna artificiale per caffè è un sostituto estremamente conveniente del latte perché non ha bisogno di essere refrigerata, ha una conservazione molto lunga ed è facilmente trasportabile. Tuttavia, per garantire il mantenimento di queste buone proprietà, la panna deve essere prodotta come polvere omogenea e scorrevole. Queste qualità non possono essere misurate semplicemente ispezionando visivamente la panna artificiale, ma possono essere misurate con la reologia delle polveri.

Test reologici su panna artificiale per caffè

Il modo in cui una polvere scorre ha un grande influsso sulla facilità di lavorazione e confezionamento, come pure sulla stabilità della polvere stessa sul lungo termine. Pertanto, comprendere come scorre una polvere è fondamentale per una produzione e un controllo qualità efficienti. Le informazioni quantitative sui fattori che determinano il flusso di una polvere si possono ottenere con la reologia delle polveri. Ad esempio, la forza di coesione determina la forza con cui le particelle si legano; un reometro di alta gamma con una cella per polveri può fornire misure affidabili della forza di coesione, che può fungere da misura diretta per il controllo qualità.

Questo test richiede un reometro in grado di gestire la reologia delle polveri..

Confettura di frutta/marmellata

Per ottenere un buon pompaggio e inserimento in contenitori della confettura di frutta o marmellata, la sua  viscosità deve essere bassa a  velocità di deformazione a taglio elevate. D'altro canto, se la viscosità  della confettura è troppo bassa, non aderirà al pane. La struttura del prodotto spalmabile influenza anche il suo gusto fruttato e dolce quando si scioglie sulla lingua. Il fattore più importante per la viscosità  delle confetture di frutta è il tipo e la quantità di pectina aggiunta (in combinazione con la concentrazione di calcio). 

Test reologici sulla confettura di frutta

Una delle difficoltà principali per la misurazione della viscosità della confettura di frutta è che essa contiene molti frammenti di frutta di grandi dimensioni. La loro rimozione comporterebbe un notevole dispendio di tempo e falserebbe i risultati della determinazione del comportamento di scorrimento. In tali casi è necessario un reometro rotazionale  con un  sistema di misurazione a sfera . Poiché la sfera incontra materiale fresco, non sottoposto a taglio, solo durante la prima rotazione, l'intera misura deve essere completata in un'unica rotazione del sistema di misura. Ciò richiede un reometro in grado di controllare la velocità di rotazione molto rapidamente per ogni singolo punto di misura.

Questo test richiede un reometro dotato di un  sistema di misura a sfera.

Ketchup

Il ketchup è fondamentalmente la combinazione di pomodori e spezie. I consumatori non solo si aspettano un certo gusto, ma anche un certo comportamento di scorrimento del ketchup. Durante il processo di fabbricazione è importante che il ketchup possa essere facilmente miscelato e inserito nelle bottiglie. Tuttavia, i consumatori desiderano che il ketchup fluisca facilmente fuori della bottiglia e poi rimanga sulle patatine fritte calde senza cadere.

Test reologici sul ketchup

Il fattore principale responsabile dello scorrimento del ketchup in uscita dal contenitore quando viene schiacciato è lo sforzo di soglia o limite di scorrimento. Si suppone che il ketchup sia allo stato solido fino a quando viene raggiunto il suo limite di scorrimento ; quando viene sottoposto a sollecitazioni ulteriori inizia a fluire. Quando la sollecitazione diminuisce, il ketchup ritorna al suo stato originale.

Per simulare lo scorrimento ed il livellamento dopo il versamento, viene effettuato uno step test costituito da tre intervalli. Il primo intervallo descrive il comportamento del campione a riposo. Il secondo intervallo (versamento) mostra la decomposizione strutturale  e il terzo intervallo mostra la rigenerazione strutturale. Usando test oscillatori, le impostazioni del primo e terzo intervallo sono una frequenza angolare costante e un valore di deformazione costante all'interno della regione viscoelastica lineare. Il secondo intervallo viene effettuato per mezzo di rotazione a una velocità di deformazione a taglio costante che simula il processo di taglio quando il campione viene versato o fatto uscire da contenitori.

Questo test richiede un reometro dotato di un sistema di controllo della temperatura Peltier.

Latte in polvere

Il latte in polvere è comunemente usato come prodotto alimentare di base in situazioni in cui il latte fresco non è disponibile, quindi una qualità coerente e affidabile è cruciale per la vitalità del prodotto. Tuttavia, la sua qualità può variare notevolmente a seconda della materia prima (il latte fresco) e del processo di produzione. Per diventare una polvere stabile, il latte deve attraversare numerosi passaggi di lavorazione, ognuno con difficoltà tecnologiche diverse. L'ultima fase è lo scarico della polvere dalla torre di essiccazione per aspersione. Questa fase di scarico spesso causa problemi perché la polvere di latte è generalmente piuttosto coeso e, cosa ancora più importante, le pareti della tramoggia possono essere fonte di attrito, dando origine a un flusso interrotto.

Test reologici sul latte in polvere

Un modo per monitorare il comportamento del flusso è utilizzare un reometro con una cella per polveri per misurare l'attrito delle pareti. Le misure dell'attrito delle pareti consentono di calcolare l'angolo di attrito delle pareti, che indica se una polvere può essere caricata in modo omogeneo da una tramoggia. Un angolo ridotto di attrito delle pareti indica che una polvere aderirà meno alle pareti e sarà scaricata più facilmente.

Questo test richiede un reometro in grado di gestire la reologia delle polveri..