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10. Processo di produzione di caramelle
Una caramella è un prodotto dolciario ottenuto mediante cottura di una miscela di sciroppo di
glucosio e di zucchero, successivamente addizionata di essenze ed estratti di erbe e piante
aromatiche, frutta, succhi, aromi.Il termine caramella sembra derivare dal latino Canna Mellis, ovvero tubo-di-miele, con
riferimento a dei bastoncini di zucchero di canna, conosciuti in Siria ed importati in Italia da
Goffredo di Buglione in occasione della prima crociata (1097-1099). Il nome viene anche
fatto derivare dai vocaboli arabi kora (piccolo globo) e mochalla (cosa dolce).
Cenni storici
La diffusione popolare delle caramelle avvenne nel XV grazie alla diffusione, in Europa, della
coltivazione della barbabietola da zucchero. La maggiore quantità di materia prima
disponibile permise di produrre confetti, tondini di zucchero aromatizzati, oltre alle già presenti pasticche di orzo che all’epoca erano famose per "mollificare la tosse". I confettieri
piemontesi, infatti, all’inizio della diffusione delle caramelle, facevano largo uso del "sucher
d’ördi" (zucchero d’orzo) per la loro realizzazione. La pasta utilizzata era ottenuta da uno
sciroppo di zucchero e una decozione di farina d’orzo che, una volta cotta, veniva versata su
una pietra unta d’olio in modo da formarne dei bastoni. Questi erano lasciati raffreddare e,
dopo la solidificazione, venivano divisi in pezzetti formando così dei bastoncini. Ne "Il
confetturiere piemontese" (1790) un anonimo autore spiega come produrre "caramelle d’ogni
sorta" facendo "cuocere il zuccaro alla cottura detta caramel […], si bagna il dito nel zuccaro
e subito si mette nell’acqua fresca, indi si mette sotto i denti, e se non si attacca ai medesimi, e
che sii alquanto croccante, allora sarà cotto, e si versa poco per volta, sopra una pietra, indi si
mette cadun pezzetto in carta. Se volete dargli qualche gusto, od odore, bisogna metterlo nelzuccaro quando bolle".
Per molto tempo le caramelle e in generale tutti i prodotti della confetteria furono consumati
esclusivamente in ambienti reali ed aristocratici. La loro diffusione tra la massa avvenne solo
nella seconda metà dell’800 quando i piccoli laboratori aumentarono la loro produzione, fino
a diventare delle piccole industrie. Tra la fine del XIX e l’inizio del XX secolo, i confettieri
iniziarono ad incartarle per proteggerle ed abbellirle. Il periodo considerato di maggior
successo per le caramelle è quello successivo alla prima guerra mondiale. In quegli anni i
confettieri idearono una gamma infinita di caramelle dalle forme, dai sapori e dai tipi svariati.
Ingredienti
Sono ammesse varie tipologie di zuccheri1 (Legge 139 del 31 marzo 1980), ovvero:
- zucchero di fabbrica
1 Lo zucchero è la denominazione comune del disaccaride saccarosio:
Il legame interessa la funzione aldeidica del glucosio e quella chetonica del fruttosio: poiché entrambe le funzioni riducentisono impegnate nel legame glicosidico, il saccarosio è uno zucchero non riducente.
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- zucchero raffinato
- zucchero liquido (soluzione acquosa di saccarosio, con almeno il 62% in peso di
sostanza secca, e con un contenuto di zucchero invertito2 al massimo del 3% in peso
sulla sostanza secca)
-
zucchero liquido invertito (soluzione acquosa di saccarosio, parzialmente invertitomediante idrolisi, con almeno il 62% in peso di sostanza secca, e con un contenuto di
zucchero invertito superiore al 3% in peso ed inferiore al 50% in peso sulla sostanza
secca)
- sciroppo di zucchero invertito (soluzione acquosa, di saccarosio parzialmente invertito
mediante idrolisi, nella quale la porzione di zucchero invertito è preponderante: la
sostanza secca deve essere almeno il 62% in peso, ed il contenuto di zucchero
invertito è superiore al 50% in peso sulla sostanza secca)
- sciroppo di glucosio3 (soluzione acquosa depurata e concentrata di saccaridi alimentari
ottenuta da idrolisi di amido e/o da fecola4, con almeno il 70% in peso di sostanza
secca, ed un equivalente in destrosio5
pari almeno al 20% in peso sulla sostanza secca)
2 Lo zucchero invertito è il risultato dell'azione della idrolisi del saccarosio mediante acidi diluiti. Per reazione di idrolisi si
ottiene una molecola di glucosio ed una di fruttosio.
La miscela ha chimicamente un potere rotatorio (della luce polarizzata) negativo, opposto a quello del saccarosio che èinvece positivo e per questo prende il nome di zucchero invertito. Lo zucchero invertito è presente naturalmente nei succhi dialcuni frutti, principalmente quello d'uva.
Il suo utilizzo da parte dell'industria alimentare in sostituzione dello zucchero da tavola è dovuto a vari motivi. Innanzitutto lasolubilità in acqua dello zucchero invertito è superiore a quella del saccarosio circa del 75 per cento a temperatura ambiente
ed anche il suo potere dolcificante è circa 1.3 – 1.4 volte maggiore di quello del saccarosio.
La presenza di glucosio e soprattutto di fruttosio nello zucchero invertito, conferisce una forte tendenza ad assorbire acqua eda trattenerla; da qui ne deriva che i prodotti a cui viene addizionato si mantengono più umidi, e quindi si possono ottenere
prodotti dalle caratteristiche più plastiche e più soffici.
Lo zucchero invertito oltre ad abbassare il punto di congelamento, ha un'azione riducente capace di ritardare il processo di
ossidazione e quindi di alterazione dei prodotti alimentari nei quali viene aggiunto.
Lo zucchero invertito si trova allo stato di sciroppo denso e per le sue caratteristiche è ampiamente utilizzato in sostituzione
dello zucchero nell'industria dolciaria, sopratutto per la realizzazione di gelati, ma anche nella fabbricazione di marmellate,conserve, frutta sciroppata. Viene usato anche nella produzione della birra, e nello zuccheraggio dei mosti. Per la sua proprietà di evitare o ritardare la cristallizzazione è molto utilizzato in pasticceria per la preparazione di glasse e coperture.
3 Il glucosio è un monosaccaride aldeidico
presente in natura in due enantiomeri con la forma destrogira (D-glucosio o destrosio) più diffusa.
4 Nel linguaggio comune, il termine fecola identifica l'amido contenuto nei tuberi di patata. Nel processo produttivo, i tuberi
vengono lavati e ridotti in polpa, poi lasciati macerare in acqua. La fecola viene quindi ricavata dal setacciamento del liquidolattiginoso che ne fuoriesce, ricchissimo di amido e di altri nutrienti (proteine solubili e sali minerali), poi separati per
centrifugazione. Come tutti gli amidi, la fecola è costituita da due polimeri di glucosio differenti: amilopectina (80%) edamilosio (20%). Rispetto all'amido di frumento, e ancor più a quello di mais, la fecola è più ricca di amilopectina (70% nel
mais, 75% nel frumento), mentre la temperatura di gelatinizzazione si attesta intorno ai 60 - 65 °C.
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- sciroppo di glucosio disidratato (sciroppo di glucosio parzialmente essiccato, con
almeno il 93% in peso di sostanza secca, ed un equivalente in destrosio pari almeno al
20% in peso sulla sostanza secca)
- destrosio monoidrato (destrosio depurato e cristallizzato contenente una molecola
d'acqua di cristallizzazione, con almeno il 99.5% in peso sulla sostanza secca di
destrosio, ed almeno il 90% in peso di sostanza secca)
- destrosio anidro (destrosio depurato e cristallizzato, non contenente acqua di
cristallizzazione, con almeno il 99.5% in peso sulla sostanza secca di destrosio, ed
almeno il 98% in peso di sostanza secca)
Sono esclusi i dolcificanti e gli edulcoranti sintetici ed artificiali (come l’aspartame,
l’acesulfame, la saccarina, ecc.); sono ammessi solo i polialcoli che derivino dalla
trasformazione dell’amido di mais e dal saccarosio.
La quantità minima di zucchero (saccarosio) in percentuale non deve essere inferiore al 60%.
per le caramelle dure. Per le caramelle con ripieno la percentuale minima di zucchero
(saccarosio) non deve essere inferiore al 40%.Secondo la legislazione vigente è ammesso l’uso di additivi e di aromi.
Tipologie di caramelle e processi di produzione
Le caramelle tradizionali, dure o ripiene, a base prevalentemente di zucchero e aromi, hanno
un processo di lavorazione che si compie, spesso, in breve tempo. Zucchero e glucosio
(sciroppo di glucosio), la cui presenza impedisce che la caramella cristallizzi, formando
screpolature sulla superficie, vengono dosati automaticamente, insieme a semplice acqua. Lo
sciroppo viene riscaldato a circa 110°C, perché gli zuccheri siano sciolti del tutto; passa
quindi, in un "cuocitore" (dove raggiungere in breve i 130°C) e da qui finisce in una camerasotto vuoto. E’ proprio la combinazione di temperatura e vuoto che favorisce la perdita di
quasi tutta l’acqua (l’umidità residua è solo del 3-4%). A questa massa zuccherina, così
concentrata, vengono aggiunti gli aromi, sostanze responsabili dei diversi gusti. La massa
zuccherina, una volta aromatizzata viene distribuita su una banda metallica e raffreddata. Si
forma così, un “nastro” di prodotto, la cui temperatura scende a 75-80°C. L’impasto viene
quindi stirato fino a formare un cordone di 2-3 cm di diametro, che a sua volta entra nella
stampatrice, dove appositi stampi, che ruotano ad alta velocità, lo tagliano dando la forma
voluta. Nell’ultimo tratto della filiera, un graduale raffreddamento dà alla caramella il classico
aspetto vetroso, tipico della sua struttura amorfa.
La figura seguente mostra un esempio di sistema per pesare e miscelare gli ingredienti
(Coolmix, Hosokawa):
5 Il Destrosio Equivalente sta ad indicare livello di equivalenza, di un dato carboidrato, in rapporto al glucosio (valore 100): èuna misura del grado di idrolisi di amidi e derivati.
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La cottura può avvenire o in apparecchiature discontinue (ad es. TBK 50, Hosokawa)
o in apparecchiature continue, aventi scarico discontinuo (ad es. TBK 750, Hosokawa)
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o di tipo continuo (ad es. TBK-C, Hosokawa)
La figura seguente mostra un esempio di nastro raffreddatore (Cooling Conveyor, Hosokawa)
su cui il prodotto può essere raffreddato; il profilo di temperatura può essere controllato
mediante l’acqua di raffreddamento.
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Altro esempio di tunnel di raffreddamento è il seguente:
La formatura della caramella può anche avvenire mediante deposito in opportuni stampi, il cui
materiale è scelto in relazione al tipo di caramella prodotta:
Stampi in alluminio,
rivestiti di teflon, con
eiettori a molla, per
caramelle preparate ad
alta temperatura.
Stampi in alluminio per
lecca-lecca.
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Nel caso delle caramelle ripiene il ciclo di lavorazione è assai simile a quello descritto, con
l’unica variante di una follatrice dotata di un tubo distributore della crema interna. Il cordone
di massa zuccherina, quindi, quando va alla stampatrice, ha già al suo interno il ripieno. Le
creme del ripieno possono essere a base grassa o zuccherina; alla prima appartengono la
crema al caffè, al cioccolato, alle mandorle o nocciole, del secondo tipo fanno parte quelle a base di confetture e marmellate, miele, liquore. Il ripieno rappresenta circa il 15% della
caramella totale. La conservabilità delle caramelle ripiene è leggermente inferiore, perché
proprio il cuore morbido può subire, nel tempo, qualche alterazione.
Stampi in silicone per
caramelle preparate a
bassa temperatura
(fondant, toffee,...)
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Assai più lungo il processo di lavorazione delle caramelle fondenti: tra la preparazione e il
confezionamento passano anche cinque giorni. Si tratta, infatti, di un procedimento
complementare diverso, che richiede una conoscenza specifica del processo di
cristallizzazione dello zucchero. Perché la consistenza di questo prodotto sia perfetta (econsenta uno scioglimento rapido), si procede a due fasi distinte: la prima, di base, appena
descritta, permette di ottenere uno sciroppo molto concentrato, che viene raffreddato su un
tamburo ruotante e successivamente sottoposto a una azione meccanica in una battitrice. Il
saccarosio cristallizza in minutissimi cristalli, dando origine a una massa bianca, il fondant. Si
aggiungono gli aromi e, quindi, il fondant aromatizzato viene colato in stampi della forma
voluta. Segue un raffreddamento ad aria, in un tunnel ventilato. Perché queste caramelle
"fondono"? Perché il saccarosio è presente in minutissimi cristalli, avvolti da un sottile film di
sciroppo residuo. Se le caramelle venissero confezionate subito, perderebbero, nel giro di
poco tempo, la loro umidità e diventerebbero molto dure. Prima del confezionamento, quindi,
si procede alla "brillantatura", che consiste nel dotarle di un rivestimento di cristalli di
zucchero. La brillantatura viene ripetuta il giorno successivo. Seguono l’essiccazione finale e
il confezionamento.
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Le caramelle mou furono inventate, pare, da un confettiere parigino agli inizi di questo
secolo, per festeggiare la visita ufficiale in Francia dell'imperatore Menelik. Oltre
all’immancabile zucchero, ingrediente essenziale delle caramelle mou è la panna, o crema di
latte, accompagnata da grassi vegetali. L’impasto viene lavorato e quindi estruso, cioè fatto
passare attraverso fori che gli danno la forma di grossi spaghetti o lunghi parallelepipedi,
quindi viene tagliato e fatto raffreddare, ottenendo il classico colore tra il bruno e il marrone.
Le caramelle gommose sono caratterizzate da una notevole morbidezza ed elasticità, datadalla presenza di gomme anche in alte percentuali. La più utilizzata è la gomma arabica,
ottenuta dall’essudato della corteccia di un’acacia che cresce in Africa. La gomma arabica
viene purificata e quindi aggiunta alla miscela di sciroppo di glucosio e altri zuccheri. La
gomma arabica non deve essere in percentuale, inferiore al 45%; gli zuccheri non devono
essere inferiori al 45%. Sono ammessi gli edulcoranti come i polialcoli; sono vietati gli amidi
modificati. Sono ammessi gli acidificanti consentiti dalle normative in vigore. Vietato l’uso di
conservanti, emulsionanti e gelatine animali. Anche in questo caso le materie prime vengono
dosate, miscelate, riscaldate e sciolte per ottenere una massa fluida. Dopo l’aggiunta di
essenze, estratti, aromi o acidificanti, l’impasto ottenuto viene colato in "cassetti" stampati per
dare forma alle caramelle. Si passa dunque all’essiccazione, seguita dall’eventuale aggiunta di
zucchero in granelli.
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Per la produzione delle pastiglie si adotta un processo di lavorazione differente da quello
utilizzato per le caramelle. I produttori di pastiglie applicano un procedimento a freddo:
impastano zucchero a velo (in percentuale non inferiore al 90%), gomma adragante e gomma
arabica aggiungendo aromi e altri ingredienti caratterizzanti. Una volta reso omogeneo
l’impasto, questo viene laminato fino a formare una sfoglia. La sfoglia viene dunque pressata
con uno stampo che dà la forma, quindi le pastiglie passano all’essiccazione.
La liquirizia fu usata dai Babilonesi per curare la peste, dai romani contro le anemie, nel
medioevo contro le ulcerazioni e infine dalla confetteria moderna come rinforzante dei sapori.
La liquirizia viene ricavata dalle radici della pianta che è pulita e poi estratta in acqua. Il
succo passa in soluzione e, una volta purificato e concentrato, è pronto per entrare a far parte
dei diversi tipi di caramella alla liquirizia. Per realizzare le liquirizie morbide, all’estratto di
liquirizia si aggiungono zucchero e farina: la pasta viene lavorata e formata in lunghi nastri.
Per le liquirizie gommose oltre all’estratto e allo zucchero entrano nella ricetta lo sciroppo di
glucosio e la gomma arabica. L’estratto di liquirizia pura a cubetti, poi, può essere ottenuto
semplicemente essiccando l’estratto in piccoli pezzi.
Nel caso delle gelatine di frutta alla miscela base di sciroppo di glucosio e di zuccheri vieneaggiunta pectina di frutta6 successivamente acidificata e addizionata con polpa e succhi di
frutta caratterizzante e aromi naturali. La polpa di frutta non deve essere inferiore al 15% del
prodotto finito. Sono vietati i conservanti ed emulsionanti. Sono ammessi gli acidificanti
consentiti dalla normativa in vigore.
6 La pectina è un eteropolisaccaride costituito da una catena base di molecole di acido galatturonico,
lungo la quale sono intercalati in proporzione variabile residui di ramnosio
In corrispondenza di tali residui di ramnosio si innestano catene laterali più o meno lunghe, che contengono ancora ramnosio,e anche galattosio e arabinosio. Le pectine formano dei colloidi gelatinosi, abbondanti nella parete cellulare della frutta: essi
vengono idrolizzati con la maturazione da alcuni enzimi come la pectasi e la pectinasi (sono presenti soprattutto nelle mele enelle pere). Ogni frutto ha una percentuale di pectina variabile a seconda della specie e della sua età di maturazione. La
pectina cementifica lo spazio tra una cellula e l'altra, tenendole unite e dando croccantezza a frutta o verdura. Con il procedere della maturazione questo legame si scioglie e il frutto perde consistenza. La pectina trova impiego nell'industria
alimentare come gelificante, soprattutto nella realizzazione di marmellate e confetture, assumendo la denominazione di E440.
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Esercizio: Dimensionamento di un impianto per la preparazione di caramelle ( fondant )
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Sistema di dosaggio ingredienti
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Sistema di solubilizzazione degli zuccheri
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Si consideri il dimensionamento di un impianto avente una produttività di 500 kg/h a partire
da zucchero, glucosio ed acqua demineralizzata.
La ricetta che viene utilizzata prevede 100 parti (in peso) di zucchero, 100 parti di glucosio
(85°Brix) e 18 parti di acqua.
Le tre materie prime si trovino in 3 serbatoi, alle seguenti temperature: Tacqua = 80°C, Tzucchero
= 20°C e Tglucosio = 40°C.
Da lì, esse vengono inviate nel serbatoio (del volume di 300 l) in cui sono miscelate, per poi
andare all’apparecchiatura in cui viene allontanata parte dell’acqua. In quest’ultima il
serpentino usato per il riscaldamento abbia un volume di 34 l, il diametro esterno sia di 40
mm (lo spessore di parete è di 2 mm), e sia disposto secondo una spirale di 0.6 m di diametro
e con un passo di 0.05 m. Il riscaldamento viene effettuato con vapore a 10 bar (relativi).
- il volume dei serbatoi di stoccaggio delle materie prime (si consideri una densità di
mucchio pari a 850 kg/m3 per il saccarosio, e pari a 650 kg/m3 per il glucosio);-
la temperatura alla quale può essere riscaldata la miscela acqua-glucosio-zucchero;
- la pressione di lavoro, ed il consumo della pompa;
- il consumo di vapore;
- il grado di concentrazione della soluzione che si può ottenere quando la miscela venga
portata a pressione atmosferica dopo riscaldamento.
Proprietà di zuccheri e soluzioni zuccherine
Densità (equazione di Kimball): ( )2
330.872524.484exp170435
B ρ ⎛ ⎞+= ⎜ ⎟⎜ ⎟⎝ ⎠
ρ : densità, kg/m3
B : concentrazione, °Brix
Calore specifico: ( )1 0.632 0.001 0.0011 100100
p
Bc T P= − − + −⎡ ⎤⎣ ⎦
c p : calore specifico, kcal/kg K
T : temperature, °C
P: purezza (saccarosio puro = 100)
Viscosità (equazione di Wagnerowski):4120
ln 11.75 2.191
N T
η ⎛ ⎞= − −⎜ ⎟+⎝ ⎠
η : viscosità, P
T : temperatura, °C
1900 18
B N
B=
−