Analisi chimiche sul caffè

Analisi granulometrica a diffrazione laser

L’analisi granulometrica è uno dei principali parametri nella produzione delle diverse tipologie di caffè, dalle capsule all’espresso e dal filtrato al caffè americano. Data la natura del prodotto, l’efficace dispersione delle particelle è una condizione imprescindibile per ottenere risultati affidabili e ripetibili. L’analizzatore a diffrazione laser Helos di Sympatec soddisfa tutti i requisiti per una determinazione granulometrica efficiente:

• Determinazione precisa ed affidabile con analisi a secco sul campione tal quale, grazie al sistema di dispersione RODOS ed al dosatore VIBRI; possibilità di analizzare quantità di caffè da pochi g a più di 100g, con una capacità di dispersione ineguagliabile sul mercato.
• Possibilità di scelta tra 8 ottiche, specifiche per vari range di misura; il caffè viene solitamente analizzato in un range compreso tra 0,5-1.750 micron.
• Durata dell’analisi compresa tra 10-30 sec, incluse misura di riferimento e pulizia automatica.

Analisi granulometrica e morfologica

La determinazione granulometrica mediante analisi di immagine permette di allargare drasticamente la conoscenza del processo di macinazione, fornendo informazioni importanti in merito al comportamento del prodotto in fase di erogazione:

• Distribuzione dimensionale delle particelle (granulometria).
• Fattori di forma e loro differenze, riconducibili a diversi parametri di macinazione quali ad esempio velocità dei rulli, pressione, temperatura, verso di rotazione.
• Identificazione delle differenze di forma delle particelle in funzione della tipologia di macinatore, ad esempio a rulli piuttosto che a piatti.
• Analisi di campioni da 1g a >100g, durata dell’analisi <2min.

Campionamento di aromi con Sorbent Pens e sistema VASE

L’aroma del caffè è composto da oltre 800 sostanze volatili che, diversamente combinate, caratterizzano la miscela. Le classi di composti più note sono aldeidi, chetoni fenoli, pirazine, piridine e furani, tutte facilmente estraibili grazie alla combinazione di Sorbent Pens con sistema VASE:

• La Sorbent Pen è un sistema di campionamento per l’analisi in spazio di testa, sia di liquidi che di solidi. Le penne contengono circa 100 volte più materiale adsorbente rispetto ai classici SPME, con un mix di materiali quali TENAX/Carbopack/Carboxen ed una superficie disponibile di adsorbimento circa 1000 volte superiore al PDMS e SPME.
• La Sorbent Pen viene inserita in un vial contenente il campione di caffè (liquido o solido) posto in un blocco riscaldante, quindi collegata ad un manifold per il vuoto, che permette di migliorare il recupero a temperature più basse evitando eventuali decomposizioni di composti.
• La tecnica di estrazione VASE (Vacuum Assisted Sorbent Extraction) si basa sull’equilibrio termodinamico tra campione e fase gassosa all’interno del vial, che viene spostato grazie al vuoto in modo da migliorare la fase estrattiva.
• Dopo l’estrazione i campioni vengono posti un blocco ghiacciato per condensare l’umidità e non iniettarla nel GC.
• Al termine del raffreddamento le Sorbent Pens vengono poste nell’interfaccia di desorbimento 5800SPDU posta sul GC, per avviare la fase analitica.

Test di stabilità e Stress Test sul packaging

Il packaging utilizzato per le miscele di caffè ha una notevole influenza sulla stabilità del prodotto. I test effettuati sul packaging prendono normalmente in considerazione la conservazione, i possibili sbalzi termici e le condizioni di stoccaggio cui il prodotto è sottoposto. Per poter realizzare tali test in completa sicurezza si possono utilizzare le camere climatiche Binder, nello specifico le serie MK e MKF:

• Le camere di simulazione climatica Binder garantiscono risultati assolutamente affidabili, ricreando condizioni di stabilità o di stress termico, anche con utilizzo in continuo.
• Tutte le camere climatiche Binder sono dotate del sistema brevettato APT.line con flusso d’aria orizzontale su due lati, che garantisce l’omogeneità spaziale e temporale migliore della categoria.
• Tutte le camere climatiche Binder prevengono la corrosione del vetro grazie allo speciale rivestimento TIMELESS e sono dotate di dispositivo di sicurezza di temperatura classe 3.1 (DIN 12880) con allarme acustico e visivo.
• Ogni camera climatica è dotata di controller touch-screen intuitivo con programmazione in tempo reale e per fasce orarie, data logger interno con valori di misurazione in formato aperto leggibili via USB e Multi Management Software APT-COM™ Basic Edition.
• Test che richiedono cicli di temperatura tra -20°C e 50°C possono essere realizzati con una camera climatica Binder serie MK. Il range di temperatura della serie MK, da -40°C a +180°C, è più che idoneo per garantire risultati affidabili e precisi.
• Nel caso invece di test di stabilità, ad esempio 25°C e 50% rH, la soluzione corretta è una camera climatica Binder serie KMF, molto utilizzata per prove di lunga durata grazie all’elevata capacità di mantenere temperatura e umidità stabili per un lungo periodo, garantendo così risultati estremamente attendibili.

La serie KMF può operare con temperature comprese tra -10 e 100°C e umidità tra 10 e 98%.

Estrazione a microonde su composti organici nel packaging

Comparato con altre tecniche di estrazione, l’utilizzo delle microonde permette di processare un numero di campioni superiore, in minor tempo e con una migliore efficacia. Di particolare interesse nelle analisi sul caffè è la ricerca di contaminanti derivanti dal packaging, in particolare ftalati e pesticidi, che vengono estratti su piattaforma a microonde con MeOH e CH3CN. Ecco perché utilizzare gli estrattori a microonde della serie Ethos X:

• Sfruttano le microonde per l’estrazione di pesticidi e ftalati mediante l’impiego di uno speciale carosello da 15 posti con contenitori chiusi, in grado di lavorare a temperatura e pressione controllati, fino a 250°C e 1450psi.
• L’energia elettromagnetica associata alle microonde migliora l’efficacia di penetrazione del solvente nella matrice, rendendo così più veloce il passaggio delle molecole di inquinante nel solvente.
• La tecnica di estrazione a microonde permette di trattare fino a 30 g di campione senza limitazioni dovute alla granulometria

Caratterizzazione NMR del caffè

L’NMR può essere un valido aiuto nella caratterizzazione delle miscele di caffè, soprattutto nel controllo delle frodi. La determinazione NMR è infatti semplice, accurata, veloce e, grazie allo spettrometro NMR Spinsolve, è possibile sfruttarla senza ambienti dedicati o direttamente su un banco da laboratorio:

• Grazie a picchi specifici caratteristici di alcuni blend è possibile rilevare frodi alimentari sulle miscele, come ad esempio Arabica/Robusta determinando fino al 2% di Robusta.
• I campioni possono essere estratti in CDCl3 e filtrati dopo l’estrazione. La determinazione avviene in tubi standard da 5mm ed è possibile effettuare fino a 4 scansioni in 1 minuto.
• È possibile anche quantificare la caffeina, semplicemente preparando il caffè e dosando 0,5ml direttamente in un tubo da 5mm. Questo permette di discriminare il decaffeinato in modo semplice e veloce.