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12. Processo di produzione di marmellate

Con il termine marmellata si intende comunemente una preparazione semisolida dolce, o più raramente agrodolce, a base di vegetali a pezzetti e zucchero e cotta a lungo. Nella grande maggioranza dei casi è a base di frutta, ma non mancano esempi differenti come la marmellata di pomodori rossi o verdi oppure quella di rabarbaro.

Dal 1982, per effetto di una direttiva comunitaria, solo prodotti ottenuti da agrumi possono essere venduti nell'Unione Europea con la denominazione di "marmellata", mentre tutte le altre preparazioni vanno chiamate "confettura".

Cenni storici

Il nome deriva dalla parola portoghese marmelo (= mela cotogna, dal greco µελίµηλον "mela di miele"). Già gli antichi Greci conservavano le mele cotogne cuocendole lentamente per addensare gli zuccheri contenuti. L'addensamento del composto ottenuto si ha durante il raffreddamento, ad effetto dell’azione della pectina. E' da notare comunque che, prima dell'avvento dello zucchero, evento alquanto recente, fino alla fine del 1700 l'unico addolcente conosciuto oltre ai succhi di frutta era il miele, materiale costosissimo, usato dai ceti poveri come merce di scambio per avere prodotti essenziali, piuttosto che per il consumo.

Il termine "mela di miele" non deriverebbe perciò dalla aggiunta di miele, ma per il fatto, che la polpa del frutto che è praticamente immangiabile anche in fase di maturità, pochissimo dolce, dura, e piuttosto acre, subisce con la cottura, prima di qualsiasi aggiunta di eventuali addolcenti, una trasformazione drastica degli zuccheri a lunga catena contenuti (quindi "poco dolci") in zuccheri decisamente "dolci", con uno spiccato profumo di miele.

Definizioni

Con marmellata si intende una crema cotta di zucchero e agrumi a pezzetti (limone, arancia, mandarino, e più raramente di pompelmo, clementina, cedro e bergamotto). La confettura indica la stessa preparazione riferita agli altri tipi di frutta.

La legge prevede che la percentuale di frutta non debba scendere, in ogni caso, sotto il 20%. Marmellata e confettura vengono definite extra se il tenore di frutta è di almeno il 45%, e solitamente ne hanno il 35% o 40%.

La composta di frutta si distingue dalla marmellata per il maggior contenuto di frutta e conseguentemente il minor quantitativo di zucchero aggiunto. La percentuale di frutta deve essere, per legge, superiore al 65%.

Procedimento di preparazione

La produzione di confetture, marmellate e gelatine è attuata, sia a livello artigianale che industriale, mediante l'azione combinata di elevate concentrazioni di zucchero e la concentrazione, mediante somministrazione di calore. Le principali fasi della trasformazione consistono nella miscelazione della frutta con lo zucchero, nella cottura con parziale eliminazione dell’acqua ed aggiunta di pectine ed acido citrico, nel confezionamento e nel trattamento termico per la stabilizzazione finale.

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Una volta preparata la materia prima con le operazioni preliminari di lavaggio, cernita, pelatura e sgocciolatura, si passa alle operazioni di scottatura e triturazione. La frutta è cotta in una piccola quantità di acqua per favorire il rammollimento dei tessuti e quindi addizionata della quantità idonea di zucchero (pari a circa il 55% del prodotto finito), e di acidi tartarico e/o citrico. Dopo accurato mescolamento, si porta ad energica ebollizione in modo da raggiungere il grado di concentrazione voluto, comunque non superiore a 80°Brix, ed effettuare simultaneamente la cottura dei frutti e la pastorizzazione della miscela. La cottura avviene a pressione ridotta in modo da non superare temperature di 60-70°C per evitare fenomeni di imbrunimento e di caramellizzazione. La miscela concentrata è portata poi rapidamente alla temperatura di 90°C e addizionata di pectina come gelificante. L'aggiunta di piccole quantità di pectina riduce drasticamente i tempi di cottura necessari per ottenere l'addensamento, portandoli da ore a minuti. Terminata la cottura si corregge eventualmente il pH con acido citrico e si procede al raffreddamento ed al successivo confezionamento. Se il riempimento avviene ad una temperatura non inferiore a 85°C si può effettuare l’autopastorizzazione del contenitore e del contenuto per 2-3 minuti all’atto del riempimento stesso, mentre se si opera ad una temperatura minore è necessario prevedere dopo il confezionamento un ulteriore trattamento di pastorizzazione.

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Dimensionamento di un impianto per la produzione di marmellate

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Si consideri un processo per la produzione di 1500 kg/h di marmellata avente un residuo secco finale pari al 65%. Le materie prime di partenza sono le seguenti:

% peso % residuo seccoPurea di frutta 31.3 12

Soluzione di saccarosio 47.1 65 Soluzione di glucosio 15.7 65

Pectina 5.2 6 Acido citrico 0.7 50

Considerando una durata complessiva di ciascun batch pari a 1 h (30 minuti per caricare, scaricare e pulire, e 30 minuti per riscaldare ed allontanare l’acqua), si determini:

- quantità delle materie prime necessarie per ogni batch;

- quantità di acqua da allontanare per ogni batch;

- quantità di vapore (a 4 bar relativi) necessario per il riscaldamento del prodotto e l’evaporazione dell’acqua. Si consideri per la purea di frutta una densità di 1030 kg/m3 ed una capacità termica di 3.71 kJ/kg K; la temperatura di stoccaggio della purea, della soluzione di saccarosio e dell’acido citrico è di 20°C, mentre per la soluzione di glucosio tale temperatura vale 60°C, e per la pectina si ha una valore di 80°C.

- area dello scambiatore di calore dell’evaporatore. Si consideri un coefficiente globale di scambio termico pari a 400 W/m2°C per la fase di riscaldamento, e pari a 1500 W/m2°C per la fase di evaporazione dell’acqua.

- quantità di acqua (prelevata a 10°C e restituita a non più di 25°C) necessaria per la condensazione dei vapori.

- area dello scambiatore di calore usato per condensare i vapori dell’evaporatore. Si consideri un coefficiente globale di scambio termico pari a 1700 W/m2°C.

- geometria (lunghezza e diametro) dei tre scambiatori a superficie raschiata. Essi sono identici tra loro, ma operati a differenti velocità del raschiatore.

Il primo scambiatore riceve la marmellata a 55°C e la porta a 95°C usando acqua a 120°C. Il secondo scambiatore raffredda la marmellata da 95°C a 55°C usando acqua a 30°C. Il terzo scambiatore raffredda la marmellata da 55°C a 35°C usando acqua a 15°C. Il coefficiente di scambio termico viene calcolato con la correlazione seguente:

0.470.57 0.17 0.37

4.9 pchD Dv DN Dv H

µρλ µ λ

⎛ ⎞⎛ ⎞ ⎛ ⎞ ⎛ ⎞= ⎜ ⎟ ⎜ ⎟ ⎜ ⎟⎜ ⎟⎝ ⎠ ⎝ ⎠⎝ ⎠ ⎝ ⎠

essendo D ed H rispettivamente il diametro e la lunghezza di ciascuno scambiatore, ed N la velocità di rotazione dell’agitatore.