Studio del processo di solidificazione del cioccolato = Study of the chocolate solidification process

Studio del processo di solidificazione del cioccolato Il cioccolato dal punto di vista chimico-fisico è una sospensione di particelle di zucchero e cacao in una fase continua di grasso (burro di cacao). Di fondamentale importanza è il polimorfismo del burro di cacao, il quale è caratterizzato dalla presenza di sei diverse forme cristalline che variano a seconda di come viene condotto il processo di raffreddamento. La forma V è quella desiderata poiché fornisce al cioccolato la lucentezza, la rigidità e la capacità di sciogliersi in bocca avendo una temperatura di fusione di poco inferiore alla temperatura corporea (33.8 °C). L’obiettivo di questo lavoro di Tesi è lo studio del processo di solidificazione del cioccolato in un tunnel di raffreddamento industriale. È stato scelto il modello Le Révérend nel quale si assume la presenza di due forme cristalline, β (“stabili”) e β' (“instabili”). Le forme β e β' possono essere facilmente riconosciute con prove DSC poiché hanno diversi punti di fusione. Sono state svolte prove di analisi termica DSC su un campione di cioccolato fondente, grazie alle quali si è potuto stimare i valori di temperatura relative alle trasformazioni che accompagnano la cristallizzazione e la fusione del burro di cacao. I termogrammi ottenuti mostrano picchi variabili con la temperatura dipendentemente dalla velocità di raffreddamento scelta. Attraverso un codice Matlab che simula il raffreddamento e il riscaldamento del campione di cioccolato, è stata effettuata un’operazione di best fit tra i dati sperimentali ottenuti con prove DSC e la soluzione ricavata dal modello al quale son state imposte le stesse condizioni operative delle prove sperimentali. Lo studio ha evidenziato come la crescita dei cristalli stabili proceda più lentamente di quella degli instabili, mentre la fusione di entrambe le forme presenti circa la stessa cinetica. Successivamente è stato elaborato un modello che permette di simulare il processo di solidificazione in un tunnel di raffreddamento industriale. I parametri operativi che incidono maggiormente sul processo di raffreddamento sono la temperatura dell’aria in ingresso e la sua velocità. Agendo su questi parametri si può favorire lo sviluppo dei cristalli in forma stabile. Per tale motivo, nell'ottica dell’ottimizzazione del processo, sono state analizzate differenti temperature e velocità dell’aria in ingresso al tunnel, con l’obiettivo di ridurre i tempi necessari per la solidificazione del prodotto, e quindi far funzionare il tunnel con il minor consumo energetico possibile, e di rispettare la specifica relativa alla percentuale di cristalli instabili (max 20%).