Regolazione della temperatura di campioni di impasti a base di lievito.

L'industria alimentare moderna è in grado di realizzare prodotti da forno, come ad esempio pizze surgelate, che non sono solo gustosi, ma sempre più sani, a lunga conservazione e di migliore qualità.

Tra standard qualitativi precisi, piani di produzione regolati severamente e mutazioni dei gusti dei clienti, i produttori alimentari si confrontano con una vasta gamma di requisiti, i cui processi di controllo associati sono spesso molto dispendiosi in termini di tempo.

In collaborazione con il centro di ricerca di Nestlé, il dr. Helmut Trautmann di abiotec AG ha sviluppato un sistema di monitoraggio dei volumi di gas in bagni speciali per campioni di impasto per pizza che consente di misurare in modo rapido e preciso la qualità e la formazione di gas.

Questo sistema di monitoraggio è composto da una grande vasca in plexiglas, un termostato ad immersione JULABO MA della gamma TopTech e un refrigeratore a immersione JULABO FT200 con sonda ad immersione concepito per il raffreddamento rapido dei liquidi a temperature molto basse, e in questo caso appositamente per il contro-raffreddamento del termostato di riscaldamento. Nelle unità di misurazione chiuse, il principio del calcolo è basato su una determinazione della pressione assoluta precisa e stabile a lungo termine.

Analisi degli impasti per pizza convenzionali

I componenti principali degli impasti per pizza sono farina, acqua e anidride carbonica. L'impasto si crea spontaneamente quando farina e acqua nebulizzate reagiscono. I microrganismi presenti nell'aria, soprattutto lieviti, popolano l'impasto. Questi lieviti sono funghi unicellulari che si riproducono per gemmazione. Il loro metabolismo (fermentazione) produce anidride carbonica (CO2) [1].
  
Per la produzione di preparati pronti per pizza come quelli che oggi si trovano nei banchi refrigerati di ogni supermercato sono state eseguite serie di test di sviluppo che hanno analizzato sia i diversi tipi di lieviti che le ricette per gli impasti e i relativi processi di formazione di gas [2].

[1]Fonte: https://wissensforum-backwaren.de/wp-content/uploads/kap_VI-2_Teiglockerung_Hefeteig.pdf -  S.VI-2.1:Biologische Teiglockerung – Hefeteig
[2]Fonte: https://www.gesundheitsindustrie-bw.de/de/fachbeitrag/aktuell/verstehen-was-im-teig-passiert/

Fermentazione dipendente dalla temperatura

Come tutte le reazioni biochimiche, anche quelle della fermentazione degli impasti per pizza dipendono dalle temperature. L'attività del lievito e quindi i tempi di fermentazione variano quindi in funzione della temperatura e del quantitativo di lievito. Normalmente, la velocità di reazione della fermentazione cresce esponenzialmente con l'aumento delle temperature. Con esso cresce anche l'attività del lievito fino a un valore ottimale per la fermentazione pari a circa +35 °C, per poi precipitare nuovamente [3]. Per gli impasti per pizza tradizionali, a temperature fino a +35 °C vale il principio che con l'aumentare del calore si velocizza anche al formazione di gas.
 
Temperature più elevate rallentano e danneggiano l'enzimolisi delle cellule di lievito. La potenza di fermentazione cede e si blocca totalmente a temperature attorno a +65 °C a causa della coagulazione delle proteine delle cellule [4].
 
Ma anche abbassando le temperature sotto +30 °C fino al punto di congelamento l'intensità di fermentazione si riduce sempre di più. Sotto 0 °C l'attività del lievito è ridotta al minimo. I suoi contenuti (sali minerali, zuccheri, proteine dissolte) abbassano il punto di congelamento dell'acqua delle cellule di lievito, che congelano solitamente solo a -7 °C. Per questo il lievito è in grado di tollerare per mesi temperature attorno ai -20 °C senza notevoli danneggiamenti della forza vegetativa e di sopportare cicli di congelamento e scongelamento ripetuti senza compromettere sostanzialmente la sua attività [5].

In condizioni di congelamento, i lieviti svolgono le proprie attività di formazione di gas molto lentamente e per una durata di diverse settimane. Rispetto alle condizioni di calore, qui l'attività si riduce a diverse decine di fattori di potenza [6]. I processi di formazione di gas nei test sui campioni di impasto mostrano sul sistema di monitoraggio dei volumi di gas in bagni speciali attività inizialmente moderate e in seguito in netto aumento. Ciò consente di garantire un periodo di conservazione più esteso per gli impasti per pizza congelati e di affermare che con l'aumentare della loro refrigerazione cresce anche la loro conservabilità.

Fig.: Attività del lievito a seconda della temperatura (curva di fermentazione) Fonte: http://www.wissensforum-backwaren.de/files/lernreihe/kap_VI-2.pdf - p.VI-2.5-1.

[3]Quelle: https://wissensforum-backwaren.de/wp-content/uploads/20_Die-Gaersteuerung-mittels-Kaeltetechnik_Fachbroschuere.pdf -Die Gärsteuerung mittels Kältetechnik, S.12

[4]Quelle: https://wissensforum-backwaren.de/wp-content/uploads/20_Die-Gaersteuerung-mittels-Kaeltetechnik_Fachbroschuere.pdf -Die Gärsteuerung mittels Kältetechnik, S.28

[5]Quelle: https://wissensforum-backwaren.de/wp-content/uploads/20_Die-Gaersteuerung-mittels-Kaeltetechnik_Fachbroschuere.pdf -Die Gärsteuerung mittels Kältetechnik, S.29

[6]Quelle: https://www.gesundheitsindustrie-bw.de/de/fachbeitrag/aktuell/verstehen-was-im-teig-passiert/

Tecnologia di misurazione precisa e senza problemi / gestione del processo di fermentazione con tecnologia di riscaldamento

La grande sfida per la misurazione della qualità dell'impasto consiste nel determinare la produzione di gas dell'anidride carbonica dissolta, che si manifesta con l'espansione del volume dell'impasto.
 
Il sistema di monitoraggio dei volumi di gas in bagni speciali è stato sviluppato per valutare in modo sicuro e preciso il volume dell'impasto. Nelle unità di misurazione chiuse, il principio del calcolo è basato su una determinazione della pressione assoluta precisa e stabile a lungo termine [7]. Qui il dispositivo rivela i quantitativi di gas in base all'equazione di stato dei gas perfetti (p*V = n*R*T).

Durante gli esperimenti sono state segnalate variazioni di pressione minime, che pongono le basi per il calcolo dei volumi di gas rappresentati. Al superamento di una soglia di pressione definibile, una valvola magnetica stabilisce una compensazione della pressione di breve durata con l'ambiente circostante e in seguito l'unità di misurazione si richiude immediatamente e la misurazione integrante prosegue in maniera coerente. Grazie al rilevamento esatto e puntuale della formazione di gas e delle proporzioni derivanti, è possibile ridurre le operazioni di assicurazione della qualità e i controlli successivi di un tempo compreso tra una e due ore, fino a raggiungere la mezz'ora totale. Allo stesso tempo, i nuovi valori di riferimento ottenuti consentono di accedere ad attributi qualitativi estesi e di migliorare la sicurezza nella valutazione dei carichi del lievito [8].

[7]Fonte: http://www.abiotec.ch/downloads/d_Gasvolumen_Monitor.pdf
[8]Fonte: https://www.gesundheitsindustrie-bw.de/de/fachbeitrag/aktuell/verstehen-was-im-teig-passiert/

Conclusione:

In sintesi è possibile affermare che il sistema di monitoraggio dei volumi di gas in bagni speciali consente di misurare in maniera precisa e senza disturbi le caratteristiche minute degli impasti per pizza anche per periodi più estesi e con grandi volumi di gas, indipendentemente dal luogo e dagli influssi ambientali.
 
La determinazione precisa dei tassi di produzione di gas su un intervallo di misurazione molto ampio (> 104, vale a dire da 1 ml al giorno fino a circa 3 l all'ora) garantisce così misurazioni di routine ottimali per assicurare la qualità dei campioni di impasto per pizza [9].
 
Concepito appositamente per sviluppare nuove ricette di impasti e nuovi prodotti, il sistema di monitoraggio dei volumi di gas in bagni speciali è un dispositivo di precisione in grado di controllare e registrare minuziosamente i valori. Si tratta di un dispositivo di misurazione resistente e allo stesso tempo estremamente preciso, in grado di adattarsi alla mutazione di preferenze, passioni ed esigenze del mercato.

In questo modo è possibile registrare in modo estremamente sensibile e in tempi rapidi tutte le reazioni biochimiche legate a una reazione di produzione o consumo di gas. Inoltre, il dispositivo aiuta a rilevare anche effetti puramente fisici legati all'assorbimento o al rilascio di gas. Oltre all'impiego nella tecnologia alimentare, questo dispositivo altamente sensibile può essere impiegato al meglio anche per compiti e questioni ambiziosi in ambito farmaceutico o della tecnologia ambientale, come ad esempio nella produzione di biogas.


[9]Fonte: http://www.abiotec.ch/downloads/d_Gasvolumen_Monitor.pdf

Dettagli tecnici – specifiche

Il sistema di monitoraggio dei volumi di gas in bagni speciali è concepito per condizioni di temperatura controllata (bagnomaria, incubatrici, sale refrigerate) da 0 °C a circa +45 °C e per piccole porzioni di impasto comprese tra 10 e 200 grammi. Su richiesta sono già disponibili anche contenitori per campioni molto più grandi.

Intervallo di misurazione molto ampio (> 104):
 da 1 ml al giorno fino a circa 3 litri all'ora
Elevata risoluzione 
da 0,05 a 0,2 ml di gas (contenitori da 850 ml o 2,5 l)

Le testine di misurazione sono in acciaio inox, il modello è protetto dall'acqua e le seguenti funzioni sono integrate all'interno del suo involucro:

Sensore della pressione assoluta ad alta precisione (da 0,6 a 1,6 bar) 

  • Calibrazione ad alta risoluzione, stabile a lungo e con compensazione della temperatura
  • Elettronica di trasmissione con interfaccia RS-485 
  • Valvola elettromagnetica speciale con perdite ridotte al minimo 
  • Concetto di sicurezza da sovrapressione (basato su hardware e software)

Contenitori di misurazione in diversi formati  

  • Volumi standard: 850 ml e 2,5 l (realizzazione su misura per i clienti) 
  • Sigillatura tri-clamp con guarnizione speciale per gas 
  • Pressione ammessa fino a 8 o 10 bar


Specifiche sul termostato ad immersione JULABO MA

I termostati ad immersione JULABO vengono utilizzati in tutto il mondo e costituiscono la base del programma di termostati dell'azienda. Ricerca di base, analisi dei materiali, impianti tecnologici... la nostra tecnologia affidabile e provata è stimata da utenti di tutti i settori. 

Il termostato ad immersione JULABO MA della gamma TopTech è dotato di un morsetto per vasche con pareti con uno spessore di fino a 26 mm, che consente un montaggio rapido e senza problemi alle vasche disponibili. In alternativa è possibile anche il fissaggio a un supporto da laboratorio. I componenti immersi sono realizzati in acciaio inossidabile o plastica di elevata qualità e raggiungono profondità di immersione fino a 16,5 cm (riducibile a 14,5 cm). Il set pompa disponibile come accessorio consente l'applicazione temperatura esterna. Inoltre è disponibile una serpentina di raffreddamento integrabile per collegamento ad acqua di raffreddamento per temperature prossime o inferiori a quella ambientale.

Il termostato ad immersione JULABO MA è dotato di un MULTI-DISPLAY (LED) di grandi dimensioni, facilmente leggibile anche da lontano. Inoltre, un comodo pannello di controllo consente di osservare e accedere a funzioni di sicurezza/allarme, a una protezione da temperature eccessive e a diversi livelli di prestazioni della pompa configurabili elettronicamente
(risoluzione di visualizzazione 0.01/0.1 °C). Per aumentare al massimo la sicurezza di utilizzo, un allarme ottico e acustico consente la disattivazione tempestiva in caso d'emergenza.

Inoltre, il dispositivo può vantare un controllo della temperatura PID2 ad alta precisione con compensazione delle variabili di disturbo e parametri di regolazione impostabili (costanza ±0,01...±0,02 °C). Il massimo della sicurezza delle misurazioni è garantito dall'"Absolute Temperature Calibration" per compensare le differenze di temperatura di origine fisica e dalla calibrazione su 3 punti. I termostati ad immersione JULABO MA sono dotati di SMART PUMP, l'affidabile regolazione elettronica dei livelli di portata della pompa. Un'interfaccia RS232 per il collegamento seriale a un PC consente lo scambio di dati.
Vantaggi del refrigeratore a immersione JULABO

I refrigeratori a immersione JULABO rappresentano un'alternativa economica e salvaspazio rispetto al tradizionale raffreddamento con acqua corrente e consentono di evitare consumi superflui di acqua di raffreddamento, riducendo anche l'ingombro. Grazie alla semplicità di utilizzo e di manutenzione, i dispositivi di questa serie sono consigliati per una vasta gamma di applicazioni nel campo del raffreddamento. 

Fig.: Sistema di monitoraggio dei volumi di gas in bagni speciali con termostato ad immersione JULABO MA di gamma TopTech e refrigeratore a immersione JULABO FT200.
Fig.: Sistema di monitoraggio dei volumi di gas in bagni speciali con termostato ad immersione JULABO MA di gamma TopTech