Le magie dello zucchero

Sono i suoi cristalli a rendere lo zucchero un prodotto così particolare e anche “artistico”: scopriamo di più con un po' di scienza in cucina

Con una semplice miscela di acqua e zucchero si possono preparare tanti diversi tipi di caramelle. Le categorie in cui si possono dividere le caramelle sono essenzialmente due, le cristalline e le amorfe: la differenza è dovuta alla disposizione delle molecole del saccarosio, che viene controllata attraverso il procedimento di produzione. Importanti sono la temperatura a cui viene portata la miscela di zucchero, ingredienti vari, aromi ed acqua ma anche e soprattutto il raffreddamento, che è la fase decisiva per il tipo di caramella che si ottiene.

Lo zucchero in soluzione può raggiungere diverse fasi, che dipendono anche dalla sua concentrazione. La fase in cui fila si verifica quando la temperatura è tra i 110 e i 113°C e la concentrazione di zucchero è pari all'80%; in questa fase lo zucchero è adatto per glassare la frutta, dolcificare il tè o guarnire dolci o gelati, o per ottenere il delizioso cotton sugar candy, ovvero lo zucchero filato. Una seconda fase si ottiene alla temperatura compresa fra i 113 e i 121°C e una concentrazione dell'85%; quando si lascia cadere in acqua la miscela assume una forma sferica morbida che serve a preparare fondenti o caramelle. La fase fra i 121 e i 129°C con una concentrazione del 95% è quella per cui lo sciroppo in acqua assume forma sferica deformabile se si schiaccia, e serve per produrre marshmallow o le caramelle gommose.

Dai 132 ai 144°C e con la stessa concentrazione del 95%, si ottengono fili flessibili se lo sciroppo è fatto cadere in acqua; le toffee e le butterscotch seguono questo tipo di cottura. Quando si raggiunge la concentrazione del 99% e un range di temperature di 149-155°C, i fili di zucchero diventano duri e fragili: è questa la fase di vetrificazione dello zucchero, che consentirà di ottenere lecca-lecca trasparenti o caramelle croccanti. A temperature ancora superiori, lo zucchero subisce la caramellizzazione e le reazioni delle sue molecole liberano sostanze volatili e colorano lo zucchero conferendo il tipico colore bruno e sapore del caramello.

La chimica delle caramelle dipende però, come menzionato in precedenza, anche dalle modalità di raffreddamento. Secondo il principio di Le Chatelier, “quando la temperatura di un sistema si riduce, il sistema emette energia per poter ripristinare il suo stato iniziale e quindi aumentare la sua temperatura”. E' per questo che, con un raffreddamento lento nello sciroppo che si trova in quest'ultima fase, le molecole di saccarosio si aggregano per formare cristalli, che andranno ad aumentare poiché i legami tra le molecole produrranno un’emissione di energia, e le altre molecole si aggiungeranno al cristallo per innalzare la temperatura. In Italia e nel mondo esistono veri e propri maestri dello zucchero artistico, in grado di produrre dolcissime sculture con lo zucchero solido e trasparente che sono veri capolavori, e ricordano più l’essenza del vetro che quella dello zucchero nel loro aspetto e consistenza.

Ma vi siete mai chiesti come facciano (a livello industriale) a produrre le caramelle frizzanti e magari anche luminose? Le cosiddette “caramelle pop rock”, frizzanti, non sono gommose ma a pasta dura, e sono "gassificate" con aggiunta di anidride carbonica attraverso uno specifico processo industriale: la soluzione di zucchero, sciroppo di mais, acqua coloranti e aromi viene portata all'ebollizione e l’anidride gassosa fa sì che quando le caramelle si rompono in bocca il gas fuoriesca in microscopiche e solleticanti bollicine.

Se nella produzione delle caramelle si utilizza gelatina mista ad acqua tonica piuttosto che acqua naturale, quando le caramelle gommose saranno addentate, al buio si vedrà un lieve bagliore, prodotto dal chinino presente nell'acqua tonica. La debole luce che si sprigiona è causata dalla triboluminescenza, parola che viene dal greco "tribein", strofinare, e dal latino "lumen", luce. I piccoli lampi di luce sono minuscole scosse elettriche dovute, come i fulmini, ad un flusso di elettroni che attraversando l'aria ionizzano in particolare le molecole di azoto ed emettono luce di colore blu quando perdono energia. La maggior parte della radiazione emessa è invisibile ai nostri occhi perchè ultravioletta. Anche le zollette di zucchero o le caramelle coloranti artificiali e sono trasparenti possono manifestare triboluminescenza.

Le wintergreen, le tipiche caramelle con un foro rotondo centrale, emettono una luce più brillante perchè contengono il metilsalicilato, che ha la caratteristica di essere fluorescente. Quando le caramelle sono frantumate, alcuni pezzi di cristallo di zucchero avranno carica positiva ed altri invece negativa. Qualche elettrone si trasferisce attraverso l'aria da un pezzo all'altro e in questo passaggio urta le molecole di azoto dell'aria; le molecole ricevono energia e tornando al loro stato iniziale restituiscono l'energia ricevuta emettendo radiazione ultravioletta invisibile. Le wintergreen assorbono le radiazioni ultraviolette e le riemettono di colore blu grazie appunto alla loro fluorescenza. Il chinino presente nell'acqua tonica ha la stessa proprietà dell'olio aromatico delle wintergreen. Ecco perchè se poniamo una bottiglia di acqua tonica in una stanza buia, illuminata da una lampadina a incandescenza o meglio ancora da una lampada UV, nonostante la plastica e il vetro della bottiglia assorbano una parte delle radiazioni ultraviolette, si potrà comunque vedere la colorazione blu.

Clicca qui per leggere un altro articolo di Prodigus dedicato alle caramelle: “Dure o gommose?”

Scritto da Elena Stante

Laureata in Matematica nel 1981 presso l’Università degli Studi di Bari, dal 1987 insegna Matematica e Fisica presso il Liceo Ginnasio Aristosseno di Taranto .

Ha partecipato ai progetti ESPB, LabTec, IMoFi con il CIRD di Udine e a vari concorsi nazionali e collabora, con la nomina di Vice Direttore, alla rivista online Euclide, giornale di matematica per i giovani.