La chimica del caffè: analisi e test che ne definiscono le proprietà
Settore Alimentare
Aprile 2017
FKV - Applicazione
QUALI FATTORI INFLUENZANO UN BUON CAFFE' ?
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Analisi Granulometrica del Caffè

L’analisi granulometrica sul caffè è sicuramente una determinazione eseguita di prassi nei laboratori di ricerca e sviluppo e nei laboratori di controllo qualità. In particolare ogni tipologia di caffè è caratterizzata da una granulometria specifica. Per il caffè espresso, per esempio, è ideale una granulometria inferiore ad 1mm, per il caffè filtrato inferiore a 1.5 mm, mentre per il caffè “americano” è richiesta una granulometria piuttosto grossolana che può arrivare ai 3 mm.

Oltre a determinare la tipologia di caffè, la granulometria di una miscela ne influenza il sapore, l’aroma ed il tipo di crema che si forma in superficie.

Le diverse varietà di caffè utilizzate nell’industria differiscono spesso nella granulometria e quindi è molto complesso talvolta produrre miscele omogenee e di qualità equivalente su linee produttive che si trovano a gestire frequenti cambiamenti di miscele.

Una soluzione ottimale per eseguire le analisi granulometriche a secco (sul campione tal quale) è l’utilizzo del sistema HELOS di SYMPATEC, equipaggiato il sistema di dispersione RODOS ed il dosatore vibrante di precisione VIBRI. Questa configurazione permette di analizzare quantità di caffè superiori ai 100 g con una capacità di dispersione della polvere ineguagliabile. Inoltre, Sympatec offre la possibilità di scegliere fino a 8 ottiche di misura, ognuna specifica per un determinato range dimensionale.

In questo modo è possibile disporre di una configurazione strumentale totalmente dedicata all’applicazione di interesse. In questo caso specifico si utilizzano le lenti R6-R7 (0,5-3500 µm) per applicazioni standard, mentre per applicazioni particolari (capsule e cialde) vengono utilizzate le lenti R3-R5 (0,5-875 µm).

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Il sistema di dispersione RODOS è interamente costruito in acciaio rinforzato ed è in grado di gestire flussi di gas fino a 200 l/min. Grazie alla possibilità di impostare valori di pressione primaria compresi tra 0,1 e 6,0 bar è possibile ottimizzare le condizioni di dispersione in funzione della natura del prodotto. La scelta della pressione dell’aria in ingresso risulta quindi fondamentale per assicurare che la dispersione delle particelle sia completa anche in caso di prodotti particolarmente coesivi.

La durata di ogni analisi è compresa tra un minimo di 10 sec ed un massimo di 30 includendo la pulizia automatica. In questo modo è possibile realizzare fino a 60 misure in 1 ora garantendo la massima ripetibilità, la completa dispersione del campione ed una pulizia affidabile ed automatica del sistema.


Estrazioni di aromi con Sorbent Pens

L’aroma del caffè e dei suoi prodotti derivati è composto da un gran numero di sostanze volatili. Quelli identificati fino ad oggi sono oltre 800 composti. Il processo di tostatura e i diversi gradi di maturazione nonché le numerose varietà di prodotto, possono generare sostanze aromatiche che caratterizzano il bouquet organolettico di uno specifico caffè.

Le classi di composti più note sono aldeidi, chetoni, fenoli, composti solforati, pirazine, piridine e furani. Una tecnica largamente utilizzata per l’estrazione degli aromi è la micro estrazione in fase solida dello spazio di testa (HS-SPME) in connessione con la gascromatografia di massa (GCMS).

Una procedura analitica particolarmente innovativa che permette l’estrazione e la preconcentrazione in maniera molto più semplice ed affidabile è costituito dalle Sorbent PensTM realizzate da ENTECH. Le Sorbent PensTM combinano le caratteristiche della tecnica SPME alle classiche trappole adsorbenti da ¼” in un design estremamente flessibile e innovativo garantendo prestazioni ineguagliabili.
sorbent pens
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L’approccio utilizzato per l’estrazione è completamente nuovo in quanto prevede l’inserimento della Sorbent PensTM direttamente nello spazio di testa dove è applicato il vuoto.

Questo permette di effettuare l’estrazione direttamente nella fase vapore con una procedura definita “Vacuum Assisted Sorbent Extraction” (VASE). E’ così possibile recuperare uno spettro molto più ampio di composti volatili e semivolatili per definire in modo molto più accurato tutti gli aromi delle diverse miscele di caffè.
Rispetto a tutte le altre tecniche di estrazione che lavorano a pressione atmosferica la tecnica VASE di ENTECH offre molti vantaggi sia nell’efficienza di estrazione sia nella sensibilità.

Con il sistema ENTECH 5600 è possibile trattare fino a 30 campioni simultaneamente assicurando un’efficiente estrazione dei campioni. Le Sorbent PensTM vengono desorbite direttamente in testa alla colonna GC per evitare sistemi collegati con valvole o trappole.


Estrazione degli Aromi con campionatore

Non solo la composizione dell’aroma del caffè è tuttora non del tutto definita, ma anche la formazione dei diversi composti aromatici è ancora da comprendere in modo completo. Ciò è sicuramente dovuto al prodotto stesso che, proprio perché “naturale” ed in quanto tale poco standardizzabile, deve le sue caratteristiche organolettiche alla zona ed alle tecniche di coltivazione. Da qui la possibile necessità di avere una notevole quantità di campioni da analizzare.

Il nuovo campionatore ENTECH 7650HS-CTS è un sistema di preparazione in spazio di testa per GC in grado di recuperare una gamma di composti molto ampia ad una concentrazione molto più bassa rispetto a qualsiasi altro sistema in commercio. Il sistema risponde perfettamente a tutte le esigenze del settore potendo gestire qualunque tecnica di estrazione permettendo di lavorare sia con piccoli che con grandi volumi (1-1000 cc). Questo permette di garantire il recupero quantitativo di tutte le possibili concentrazioni dei composti con punto di ebollizione da -70°C fino a 400°C.

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Il sistema è unico nel suo genere in quanto è il solo campionatore dotato di preconcentratore sul mercato che utilizza colonne capillari a strati multipli per effettuare la preconcentrazione.

Il brevetto ENTECH permette il campionamento tipo SPME ottimizzato per ottenere il massimo recupero sia dei composti leggeri sia di quelli pesanti. E’ possibile posizionare il sistema sopra ad un qualsiasi GCMS per l’iniezione diretta de campione tramite la trappola di preconcentrazione o da Sorbent PensTM.

Test di stabilità sul packaging

La stabilità e la qualità del caffè dopo il confezionamento dipende da molti fattori, uno di notevole importanza è sicuramente il packaging utilizzato. I test necessari per una buona caratterizzazione del prodotto possono essere numerosi e devono tenere conto non solo della conservazione prima dell’apertura ma anche di quelle che vengono a crearsi una volta che il prodotto è stato aperto. Le condizioni che devono essere ricreate hanno molte variabili e quindi diventa importante disporre di sistemi affidabili e versatili.

Un test largamente diffuso ad esempio, è quello di monitoraggio della vita sullo scaffale. Questo specifico test viene effettuato sul prodotto chiuso ermeticamente e le prove si svolgono sia in condizioni reali che accelerate, ricreando quindi sia le condizioni classiche di un supermercato, sia le condizioni di stoccaggio in ambienti maggiormente soggetti ad escursioni climatiche.

Per ricreare le condizioni di stress, molti produttori effettuano prove cicliche a temperature che arrivano fino a -20C° e il 50% di R.H. Per simulare invece le condizioni reali, i test vengono spesso effettuati a 25°C e il 50% R.H.

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Le serie MK e KMF di BINDER permettono di soddisfare tutte le esigenze analitiche in termini di temperatura ed umidità. Sono disponibili con diverse volumetrie dai 56 fino ai 720 litri e dispongono di una serie di brevetti Binder per garantire la massima affidabilità e precisione all’interno della camera.


Analisi della pellicola dei chicchi di caffè

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Ultima applicazione che affrontiamo oggi è dedicata all’analisi d’immagine del caffè macinato.

L’analisi d’immagine differentemente da quella a diffrazione laser offre informazioni interessanti che riguardano la pellicola che ricopre i chicchi di caffè.

Questa parte specifica durante la macinazione assume una forma e una granulometria diversa da quella del caffè e teoricamente non ha caratteristiche positive sul prodotto finale. Può causare infatti blocco dei filtri delle macchine e quindi diventa interessante andare a valutare la quantità, la dimensione e la distribuzione di queste particelle.
Con il sistema QICPIC di SYMPATEC è possibile identificare e qualificare queste particelle. Diversamente dai sistemi tradizionali per l’analisi d’immagine, QICPIC permette di effettuare l’analisi dinamica delle particelle d’interesse, garantendo la massima rappresentatività grazie all’elevato numero di particelle misurate nell’unità di tempo. Per questa applicazione il sistema è equipaggiato con RODOS per garantire la dispersione ottimale delle particelle.

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