Reologia e Raffreddamento

Il Raffreddamento come Transizione di fase

In un prodotto alimentare possono essere presenti tre fasi: solida, liquida e gassosa. A noi interessa sapere quali possono essere gli stati di aggregazione molecolare di un alimento nello stato solido. Per stato solido si intende uno stato di aggregazione a cui corrisponde una sostanza con una forma e un volume ben definiti.

I solidi hanno la capacità di sopportare carichi senza che la loro somma è il loro volume subiscono grosse variazioni. Nel campo delle piccole deformazioni riescono a recuperare loro forma originale. Un solido presentare una struttura cristallina e amorfa in alcuni casi si può avere una struttura semi cristallina in cui sono presenti mini cristallini e domini amorfi.

Per struttura cristallina si intende quando le particelle sono disposte secondo un rigoroso ordine geometrico. Questa disposizione si ripete regolarmente in modo da formare nello spazio una struttura ordinata comprendente miliardi di particelle detta reticolo cristallino. Per struttura amorfa si intende una struttura che non presenta una forma geometrica ben definita. Lo stato amorfo è metastabile e le sue proprietà dipendono dal tempo. Lo stato vetroso assomiglia allo stato solido della sua rigidità ma corrisponde allo stato liquido per quanto riguarda la mancanza di ordine.


La possibilità di cristallizzare dipende dalla facilità con cui le lunghe catene aggrovigliate all'atto della formazione possono distendersi ed allinearsi in una disposizione ordinata.
I Biopolimeri anche se raffreddati lentamente non realizzano lo stato ordinato tipico dei cristalli. Sono diverse le operazioni unitarie che somministrando calore o sottraendo calore provocano un passaggio di fase di una più componenti. L'intervallo di temperatura varia dai -50°ai 300 gradi Centigradi.
Surgelazione refrigerazione liofilizzazione estrazione solido liquido evaporazione essiccamento cottura sterilizzazione tostatura,sono le classiche operaxioni unitarie che danno un passaggio di fase.
Una transizione di fase è un cambiamento dello stato fisico della materia molto ad una variazione di temperatura è possibile distinguere due tipi di ordini di transizione la transizione di prim'ordine e la transizione di secondo ordine


Per transizione di 1° ordine si intendono quelle modifiche che provengono da tutti quei passaggi di stato che comportano il polimorfismo dei grassi e danno ujn passaggio da una struttura cristallina ad un'altra a basse temperature , la denaturazione delle proteine e la gelatinizzazione dell'amido quando in presenza di una certa quantità di acqua e calore l'amido gelifica.

Per transizione di secondo ordine si intende quando ad esempio i biopolimeri realizzano uno stato in cui piccole regioni cristalline sono incluse in una regione a messa secondo il prevalere delle regioni cristalline su quelle amorfe si parla di una maggiore o minore cristallinità. Il passaggio di stato da gommoso a vetroso, rappresenta una transizione vetrosa tipica transizione di secondo ordine. In questo caso alla temperatura di transizione il calore specifico varia nel tempo.

La spalla che precede il picco di cristallizzazione esprime una transizione di secondo ordine la linea di base la linea pressochè orizzontale che indica che il nostro campione sta subendo una variazione di temperatura di transizione.

Quando si lavora con alimenti contenenti lipidi bisogna tener presente che tali prodotti sotto costo di una storia termica possono subire transizione di fase. Le curve riguardante ad esempio il burro o lo strutto ci permettono di avere informazioni sul comportamento di quest'ultimi a diverse temperature.

Da queste curve possiamo sapere a quale temperatura dobbiamo arrivare per avere una data qualità di burro e strutto cristallizzata. Le diverse temperature di cristallizzazione sono dovuti alle diverse composizioni di acidi grassi bassobollenti.