LABORATORIO

Laboratorio di Didattica dell’Agronomia e delle Coltivazioni
Erbacee II
(Prof. Teofilo Vamerali)
Qualità delle farine per la panificazione

Programma del laboratorio
N°
Lez.
Modalità Titolo della lezione ORE
Materiale
didattico
1
In
presenza
Determinazione della qualità delle farine di
frumento
3
Doc.
in pdf
2 On-line Bilancio idrico e sistemi di irrigazione 3
Doc.
in pdf
3 On-line Fertilizzanti e piani di concimazione 3
Doc.
in pdf
4 On-line
Strumentazione ottica per la misura dello
stato nutrizionale delle piante
3
Doc.
in pdf
5
In
presenza
Progettazione di un modulo didattico in
laboratorio
3
Doc.
in pdf

Contesto
• Istituto Professionale Statale per l’Agricoltura e l’Ambiente
• Classe IV composta da 15 maschi e da 5 femmine
• Materia in oggetto: Tecniche delle produzioni: Coltivazioni erbacee
L’unità didattica in oggetto è parte del modulo “Le colture autunno-vernine”
Obiettivi didattici
• Acquisire le conoscenze scientifiche sui processi legati alle fasi produttive
del frumento
• Acquisire la terminologia tecnico-scientifica adeguata
• Riflessione critica sulle tecniche impiegate
• Sapere individuare le varietà ottimali in funzione delle condizioni
pedo-climatiche ed agli usi (per prodotti da forno, pasta, biscotti, pane
crakers)

Obiettivi didattici
• Acquisire le competenze e le capacità necessarie per individuare ed
applicare tecniche di produzione adeguate e nei tempi opportuni
• Sapere individuare il binomio caratteristiche qualitative dei prodotti e loro
destinazione (in particolare quali sono le caratteristiche della farina
da panificazione
• Competenze necessarie per impiegare le tecniche a minore impatto
ambientale
• Sapere eseguire le principali analisi di laboratorio per rilevare i principali
elementi di qualità delle farine
Prerequisiti
• Conoscenza sul clima ed influenza sulle piante agrarie, sulla fisica
chimica e biologia del terreno (es. granulometria e struttura, pH, microflora
del terreno), sulle lavorazioni del terreno, l’acqua nel terreno e le irrigazioni,
sugli eccessi di acqua e regimazione, sulla fertilizzazione organica e minerale
e sul controllo delle malerbe
• Non sono richieste conoscenze in merito alle avversità da patogeni delle
colture erbacee in quanto vengono affrontate nello stesso anno (in IV)

Verifiche di ingresso
• Conoscenze di Agronomia di base (III anno)
Contenuti
• L’unità didattica in questione tratta la coltura del frumento (ciclo colturale,
le tecniche agronomiche da eseguire ecc.) e nella stessa si inserisce la
lezione avente per oggetto: “La qualità delle farine ai fini della
panificazione” che prevede un incontro di 1- 2 ore con presentazione in
power-point in aula informatica, e di 2 ore di laboratorio per analizzare
diversi tipi di farina
Verifica
• Questionario a risposta multipla composto da dieci quesiti per la parte teorica
• Prove pratiche in laboratorio su campioni di farina

Criteri di valutazione
• Questionario: ad ogni quesito viene attribuito un punteggio pari a 10 per
ogni risposta esatta, e quindi il risultato finale viene diviso per 10
• Per l’attività di laboratorio i criteri si basano su alcuni descrittori (v. tabella
di seguito), anche in questo caso il risultato totale sarà diviso per 10
La sufficienza si avrà al raggiungimento in entrambe le prove
con 60 punti (su un massimo di 100)
Descrittore
Punteggio
Manualità nell’uso delle
10
strumentazioni
Rispetto tempi analisi 20
Bontà risultato ottenuto 40 (min 25)
Capacità di collegare i
risultati ottenuti con la parte
teorica
30 (min20)

Contenuti
• Composizione cariosside del frumento (e prodotti derivati)
• Criteri commerciali qualità:
A) Fisici
B) Chimici
• Criteri di qualità delle farine per pane (proprietà tecnologiche)

Composizione cariosside frumento
• Pericarpo e strato aleuronico
13% ⇒ crusca
• Endosperma 85%
•Embrione 2%
Composizione analitica:
- Amido 60-70%
- Proteine 8-20%
14-14.5% (grani teneri
di forza)
12- 15% (grani duri)
10 - 10.5% (teneri da
biscotti)
- Lipidi 1.5 - 2%

Cariosside frumento e derivati
• Triticum aestivum
frumento tenero esaploide:
farine per pane, biscotti,
dolci…
• Triticum durum
frumento duro tetraploide
si ottiene semola per pasta
Resa teorica 85%
in realtà è minore
Molitura
75 - 85% Farina
2.5 - 3% Farinette
20 - 22% Crusca
0.5 - 2% Residui e scarti

LE SPECIE COLTIVATE
• TETRAPLOIDI (2n=28)
T. turgidum L., con 8 sottospecie:
- turgidum L. (GRANO DEL MIRACOLO);
- carthlicum (Nevski) A. Lóve & D. Lóve;
- dicoccum (Schrank) Thell (FARRO GRANDE);
- durum (Desf.) Husn. (GRANO DURO);
- paleocolchicum (Manabde) A. Lóve & D. Lóve;
- polonicum (L.) Thell.;
- turanicum (Jakubz.) A. Lóve & D. Lóve (KAMUT);
- dicoccoides (Kórn. ex Asch. & Graebn.) Tell. (progenitore selvatico).
• ESAPLOIDI (2n=42)
T. aestivum L., con 5 sottospecie:
- aestivum (GRANO TENERO);
- compactum (Host) MacKey;
- macha (Dekapr. & Menabcle) McKey;
- spelta (L.) Thell. (SPELTA)
- sphaerococcum (Percival) MacKey.

Farina frumento tenero
Limiti legali
Farina
Umidità
max.
(%)
Ceneri
max.
(%)
Cellulosa
max.
(%)
Glutine
secco min.
(%)
00 14,5% 0,5 --- 7
0 “ 0,65 0,2 9
1 “ 0,8 0,3 10
2 “ 0,95 0,5 10

Semola frumento duro
Limiti legali
Tipologia
Umidità
max.
(%)
Ceneri
min.-max.
(%)
Cellulosa
max.
(%)
Proteine
(%)
Semola 14,5% 0,7-0,85 0,2-0,45 10,5
Semolato “ 0,9-1,2 // - 0,85 11,5

Criteri commerciali di qualità
FISICI
A) Peso specifico apparente o peso ettolitrico (Kg/hl)
LABORATORIO : si pesano dei semi in un contenitore di un litro e
con semplici calcoli si esprimono infine in Kg/hl (in media 74-82 Kg/hl)
B) Peso di mille semi (simile ad A)
C) Cariossidi danneggiate (rotture alla raccolta, bianconatura, volpatura)
D) Impurezze (sabbia, insetti morti, semi erbe infestanti ecc.)

Criteri commerciali di qualità
CHIMICI
A) Umidità: dovrebbe aggirarsi sul 13 - 14 % (7 - 8 % se destinato
all’esportazione)
LABORATORIO : essiccamento di un campione pari a 10 g a 130
133°C per 1,5 ore quindi si lascia raffreddare per 30-45’
e si esegue nuova pesata, si esprime in %:
(E - M):E x 100 E= peso iniziale in g.
M= peso campione secco in g.
Es. Campione iniziale 10 g.
Campione secco 8,5 g.
(10 - 8,5) : 10 x 100 = 1,5 : 10 x 100 = 0,15 x 100 = 15%

Criteri commerciali di qualità
CHIMICI
B) Proteine, metodi quantitativi
LABORATORIO : Metodo Kjeldahl
Principio: le sostanze azotate vengono ossidate con acido solforico
(con catalizzatore), si forma dalla reazione solfato di ammonio, che
trattato con alcali, libera ammoniaca che viene distillata e titolata.
N% s.s. x 5,70= proteina grezza in % sulla s.s.
(5,70 e non 6,25 poiché le proteine del frumento contengono poco
circa 17,5% in azoto)
LABORATORIO : determinazione del glutine secco nella farina
Principio: si parte da 20g di farina + soluzione cloruro di sodio, l’impast
viene manipolato e lavato sotto acqua corrente, asportando così sia
l’amido (solubile in acqua), sia le proteine solubili in acqua ed in
soluzione salina, rimango così la gliadine e le glutenine, che vengono
determinate con pesata, dopo avere posto l’impasto, privato dell’amido
e dalle proteine solubili, in stufa a 105 °C

Criteri commerciali di qualità
CHIMICI
B) Proteine, metodi qualitativi
LABORATORIO: Classificazione di Osborne
(in base alla solubilità, metodo di laboratorio):
• Albumine, solubili in acqua
• Globuline, solubili in soluzioni saline (NaCl)
• Gliadine, solubili in soluzioni alcoliche (etanolo al 70%)
• Glutenine, solubili in soluzioni acide (acido acetico 0.1 N)
N.B. → Il glutine, viene chiamata la sostanza costituita dalle gliadine e
dalle glutenine (che sono le proteine di riserva presenti
nell’endosperma, insolubili in acqua)

Classificazione delle proteine del
frumento
Le proteine della granella di frumento sono tradizionalmente
separate in base alla solubilità:
‣ Solubili in acqua: 10-15 % del totale (FUNZIONE METABOLICA):
albumine (12%)
globuline (4%)
‣ Insolubili in acqua: 85-90 % del totale (FUNZIONE DI RISERVA)
gliadine (44%)
glutenine (40%)
Gliadine e glutenine formano il GLUTINE e conferiscono proprietà di
estensibilità e tenacità essenziali per la qualità dello dei prodotti lievitati
da forno.

Le proteine del glutine
SDS-PAGE frazionamento
dellla parte polimerica
delle proteine
Glutenine polimeriche
90 Kda
HMW subunits
(90KDa)
LMW subunits
(40KDa)
ω - gliadine
Gliadine monomeriche
30-60 Kda
γ - gliadine
α - gliadine
Frazionamento
della frazione
gliadinica

Le proteine del glutine
GLUTINE
Gliadine Glutenine
ω-gliadine α-gliadine γ–gliadine
LMW - GS HMW- GS
Prolammine
povere di zolfo
Prolammine
ricche di zolfo
Prolammine
HMW
(povere in zolfo)
Classificazione delle proteine del glutine in base al contenuto in zolfo Tatham e Shewry (1995)

Criteri commerciali di qualità
CHIMICI
B) Proteine, altri metodi qualitativi
LABORATORIO : Test di Zeleny
Principio: si usa acido lattico che rigonfia il glutine che a sua volta
influenza la velocità di sedimentazione di una sospensione di farina,
Velocità di sedimentazione lenta, indica buona qualità delle proteine
(durante l’esperimento si usa S.D.S., i.e., sodio dodecil solfato)
LABORATORIO : Elettroforesi
Principio: si crea un campo elettrico in un gel: le diverse proteine,
in base alla carica e al P.M., migrano con diversa velocità.
A fine corsa elettroforetica, si colorano le proteine (es. Comasse Blue)
Le glutenine vengono suddivise invece in base al loro peso
molecolare (vedi figura successiva).
Il tipo di bande proteiche di Gli e Glu consentendo si stabilire
una “sorta di impronta digitale” di ciascuna varietà.

Criteri commerciali di qualità
CHIMICI
B) Proteine, altri metodi qualitativi:
Gel filtrazione, cromatografia a scambio
ionico.
Elettroforesi di
glutenine in tre
varietà di frumento

Criteri di qualità delle farine per pane

Criteri di qualità delle farine per pane
Reologia dell’impasto
Reologia: Branca della fisica che studia la deformazione della materia.
Deformazioni possibili:
- di flusso, legato alla viscosità della
materia
- elastica, deformazione non
permanente
- plastica, deformazione permanente
L’impasto deve avere in particolare:
• buona estensibilità per dare un
prodotto voluminoso
• sufficiente tenacità per sopportare
il lavoro meccanico e la pressione
della anidride carbonica che si
forma durante la fermentazione

Criteri di qualità delle farine per pane
Sostanzialmente la qualità delle farine si determina:
LABORATORIO
* Con il farinografo di Brabender, misura la quantità di acqua ottimale
per ottenere un buon impasto, ricordiamo che ai fini della panificazione è
importante quindi ci sia un alto assorbimento di acqua
Il glutine assorbe acqua sino a 2,8 volte il suo peso
* Alveografo di Chopin, Determina le proprietà plastiche dell’impasto, che
permettono la formazione di alveoli regolari nella mollica del pane
* Amilografo (Falling number), misura l’attività α-amilasica

Criteri di qualità delle farine per pane
Farinografo di Brabender
Misura la consistenza di un impasto di acqua e farina e l’assorbimento di
acqua necessario per raggiungere una consistenza ottimale per la
panificazione

Criteri di qualità delle farine per pane
Farinografo di Brabender
• In definitiva si ha una impastatrice, un dinamometro collegato per misurare
lo sforzo che incontrano le pale durante l’impastamento, un congegno
registratore collegato al dinamometro, una buretta per misurare la quantità
di acqua da aggiungere
• La resistenza si misura in U.B. (unità Brabender), si aggiunge acqua
all’impasto sino ad arrivare a 500 U.B.
• Il problema è quindi quello della centratura del grafico, cioè calcolare la
giusta quantità di acqua da aggiungere a seconda del tipo di farina
• Anche i granuli di amido danneggiati (oltre al glutine) determinano
l’assorbimento in acqua.

Criteri di qualità delle farine per pane
- C: Tempo di arrivo:
necessario per arrivare a 500
U.B.
- T: Tempo di picco: per
arrivare al valore massimo di
U.B.
- D: Tempo di partenza: per
scendere sotto le 500 U.B.
- S: Stabilità dell’impasto:
dato dalla differenza D - C cioè
è il tempo durante il quale
l’impasto si mantiene alla
massima consistenza
Quando la curva inizia a
scendere significa che il
glutine inizia a collassare
(impasto colloso)

Criteri di qualità delle farine per pane
Esempi di diversi farinogrammi

Criteri di qualità delle farine per pane
Farinografo di Brabender
In definitiva:
• Il farinografo misura la resistenza opposta dall’impasto al mescolamento
• Il farinografo misura la tolleranza meccanica al mescolamento
•Il tempo di picco è correlato alla % di proteine (caratteristica varietale)
Altri indici
INDICE DI TOLLERANZA MECCANICA (differenza in UB tra valore misurato al
t. picco ed il valore misurato dopo 5’);
CADUTA AL 20° MINUTO (differenza in UB tra il valore misurato al centro del
farinogramma, cioè al tempo di picco, ed il valore misurato dopo 20’). È indicato
con la sigla E20. Talora si usa anche E10 (usando la misura dopo 10’)

Criteri di qualità delle farine per pane
Alveografo di Chopin
• Misura la pressione di aria necessaria all’estensione di un campione di pasta
• La pressione esercitata all’interno della bolla viene registrato
• Si effettua la prova con 5 dischi di pasta

-P/L: rapporto di
configurazione curva
Alveogramma
Criteri di qualità delle farine per pane
Alveografo di Chopin
-P:pressione massima per
deformare il campione (h).
Indice di tenacità dell’impasto
-L:lunghezza della curva.
Indice di estensibilità
dell’impasto
-W: Energia per deformare il
campione (si ricava dall’area).
Indice della forza della farina
W=S x 6,54
P
-G:Radice quadrata del volume
di aria in ml., per portare alla
rottura la bolla (indice di
rigonfiamento)

Criteri di qualità delle farine per pane
P/L compreso fra 0.4 e 0.7 Farine equilibrate

Criteri di qualità delle farine per pane
P/ L > 0.7 Farine tenaci per la panificazione (P/L < 0.4 farine molto estensibili)

Criteri di qualità delle farine per pane
Con l’alveografo
si determinano
le proprietà plastiche
della farina
Più è estensibile
l’impasto, maggiore
sarà il volume del
pane
La formazione di
alveoli regolari e la
distribuzione uniforme
degli stessi quindi è
determinato dalle
proprietà plastiche

Criteri di qualità delle farine per pane
IN SINTESI
Proteine del frumento:
15% solubili in acqua e sale • Albumine (60% circa)
• Globuline (40% circa)
85% insolubili in acqua • Gliadine
Estensibili, poco elastiche
• Glutenine
Poco estensibili, elastiche
Gliadine e glutenine formano il glutine, principale responsabile
della tenacità, estensibilità, elasticità dell’impasto
Albumine importanti per le α-amilasi (segue…)

Criteri di qualità delle farine per pane
Amilografo
Indice di Hagberg (falling number, o numero di caduta)
• L’amido si ritrova come amilosio (17-28%) e amilopectina (72-83%).
L’amilosio in soluzioni acquose è instabile portando alla retrogradazione
dell’amido (causa principale dell’indurimento del pane)
• Le amilasi (enzimi) attaccano l’amido rompendo la molecola in frazioni più
semplici (destrine, maltosio, glucosio)
• Tali sostanze vengono facilmente attaccate dai lieviti, che formano anidride
carbonica, e responsabili del colore durante la cottura
• Il maltosio è molto importante nella fermentazione, fermenta più
lentamente del glucosio, è il maggiore responsabile della produzione di
anidride carbonica
• Tale aspetto è legato alle amilasi ricordate, e quindi ai granuli di amido
danneggiati (valore ottimale 10%, come per l’assorbimento di acqua)

Amilografo

Criteri di qualità delle farine per pane
Amilografo
Indice di Hagberg (falling number, o numero di caduta)
• L’attività α-amilasica viene determinata con il numero di caduta
Principio: acqua e farina a bagnomaria in acqua bollente (per favorire la
gelatinizzazione dell’amido e l’attività α-amilasica: ottimo a 72 °C).
Un agitatore scendendo dalla parte superiore verso il fondo:
- se trova poca resistenza c’è molta attività delle α-amilasi, praticamente la
sospensione resta poco torbida
- se trova maggiore resistenza significa che l’amido viene degradato
lentamente perché vi è poca attività α-amilasica, e quindi la sospensione
rimane torbida-gelatinosa più a lungo
Es. tempo di caduta 60 secondi: farina uso zootecnico (troppa attività
α-amilasica, non posso correggere la farina).
Tempo di caduta 250 secondi valore ottimale
Tempo di caduta >300 secondi poche amilasi (ma posso correggere la
farina, con aggiunta di farine maltate o α-amilasi di origine batterica)

Bibliografia
• Arte Bianca: materie prime, processi e controlli. Barbara Carrai
(Calderini Edagricole 2001)