Come vengono misurate le calorie degli alimenti e perché è importante

È una domanda fondamentale negli ambienti del controllo qualità: come viene effettivamente determinato il conteggio delle calorie su un'etichetta nutrizionale? Il processo non è arbitrario e questa guida spiega come vengono misurate le calorie degli alimenti.

Per qualsiasi azienda alimentare e delle bevande, questa misurazione è più di un semplice dettaglio tecnico: è un dato fondamentale che ha un impatto su tutto, dalla conformità normativa alla fiducia dei consumatori. Ecco una panoramica semplice dell'intero processo.

La scienza fondamentale su come vengono misurate le calorie degli alimenti

Una caloria alimentare è semplicemente un'unità di energia immagazzinata.

È importante notare che la "Caloria" (con la C maiuscola) indicata sulle etichette nutrizionali è tecnicamente una kilocaloria (kcal), che equivale a 1,000 calorie scientifiche, ovvero l'energia necessaria per aumentare la temperatura di 1 grammo di acqua di 1 °C.

L'obiettivo dell'intero processo di misurazione è scoprire esattamente quanta di questa energia è racchiusa in un campione di cibo, utilizzando un dispositivo che misura le calorie contenute negli alimenti. Lo strumento principale per questo scopo è il calorimetro a bomba, che prende il nome dal contenitore in acciaio dalle pareti spesse, o "bomba", al suo interno.

La procedura operativa è un processo diretto e metodico:

• Preparazione: Un campione misurato di cibo viene inserito all'interno della "bomba" d'acciaio.
• Pressurizzazione: La bomba è sigillata e pressurizzata con ossigeno puro per garantire che ogni singola particella del campione venga bruciata. La combustione completa è fondamentale; qualsiasi materiale incombusto significherebbe che la sua energia non è stata misurata.
• Immersione: La bomba sigillata è immersa in un volume d'acqua misurato con precisione. L'intero sistema è isolato, quindi l'acqua funge da perfetto mezzo di assorbimento del calore, catturando tutta l'energia rilasciata durante la combustione.
• Accensione e misurazione: Una scintilla elettrica innesca la combustione. Mentre il cibo brucia, ad esempio un'arachide ricca di grassi, rilascia l'energia immagazzinata sotto forma di calore. Questo calore viene trasferito all'acqua circostante, provocandone un aumento di temperatura. Un calcolo diretto viene effettuato tracciando questa variazione di temperatura, nota come Delta T (ΔT), con un elevato grado di precisione. Questa variazione di temperatura, inserita in una formula con la capacità termica nota del sistema calorimetrico, fornisce un risultato energetico preciso in joule o calorie.

Il sistema Atwater e il suo collegamento con il calorimetro a bomba

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La bomba calorimetrica fornisce un valore esatto dell'energia chimica totale contenuta in un alimento, nota come "energia lorda". Tuttavia, questa non è la spiegazione completa di come vengono misurate le calorie negli alimenti per l'etichettatura, perché il nostro corpo non può estrarre tutta quell'energia. È qui che entra in gioco il sistema di Atwater, e la sua relazione con la bomba calorimetrica è fondamentale.

I famosi fattori di Atwater non erano semplici stime; furono sviluppati attraverso meticolosi esperimenti che utilizzavano il calorimetro a bomba come strumento fondamentale. I ricercatori utilizzarono un calorimetro a bomba per misurare l'energia lorda di specifici alimenti.

Hanno quindi condotto studi sull'alimentazione, raccolto escrementi umani (che contengono energia inutilizzata) e li hanno bruciati in un calorimetro a bomba. Sottraendo l'energia degli escrementi dall'energia lorda del cibo, hanno potuto determinare l'energia media effettivamente assorbita dal corpo.

Dopo innumerevoli esperimenti, questa ricerca ha prodotto il sistema Atwater, un metodo di calcolo che assegna un valore specifico a ciascun macronutriente per stimare l'"energia metabolizzabile". Mettiamolo in pratica con un'ipotetica barretta energetica. Dopo l'analisi, un laboratorio scopre che una barretta da 100 grammi contiene:

• Proteine: 20 grammi
• Carboidrati: 40 grammi (di cui 10 g di fibre indigeribili)
• Grasso: 15 grammi
   

Utilizzando il sistema Atwater, il calcolo sarebbe:

• Proteine: 20 g x 4 kcal/g = 80 calorie
• Carboidrati: (40 g totali - 10 g di fibre) = 30 g x 4 kcal/g = 120 calorie
• Grasso: 15 g x 9 kcal/g = 135 calorie
• Calorie totali sull'etichetta: 80 + 120 + 135 = 335 calorie.

Quindi, sebbene il sistema Atwater sia il calcolo standard per le etichette nutrizionali, si tratta di una scorciatoia sviluppata e convalidata dai dati dei calorimetri a bomba. 

Ancora oggi i calorimetri sono essenziali per verificare il contenuto energetico dei nuovi ingredienti e per il controllo qualità, poiché forniscono la "verità fondamentale" dell'energia potenziale totale di un alimento.

La funzione aziendale critica della misurazione accurata

La pressione per ottenere la massima precisione nel calcolo delle calorie degli alimenti è oggi più forte che in qualsiasi altro momento del passato.

I consumatori di oggi sono incredibilmente informati e leggono le etichette per adattarle a regimi alimentari come la dieta chetogenica o paleo. Partecipano a un più ampio movimento di "etichette pulite", che esige trasparenza.

Per queste persone, il pannello nutrizionale è una parte fondamentale della storia di un marchio. Un marchio che fornisce dati costantemente accurati si guadagna la loro fedeltà.

Questa forte attenzione al consumatore si traduce direttamente nel motivo per cui la misurazione precisa è un elemento imprescindibile del controllo qualità e del rispetto delle normative. Il mancato rispetto di queste aspettative può comportare rischi aziendali significativi, tra cui:

• Danno al marchio: Un prodotto commercializzato come "ipocalorico" con un'etichetta imprecisa può danneggiare la credibilità da un giorno all'altro.
• Richiami costosi: I prodotti etichettati in modo errato possono dare luogo a costosi e complessi richiami di prodotto.
• Risorse sprecate in ricerca e sviluppo: Le nuove formulazioni di prodotti basate su dati errati possono comportare sprechi di tempo e materiali.
• Colli di bottiglia operativi: Un dispositivo lento o inaffidabile che misura le calorie contenute negli alimenti può bloccare l'intero flusso di lavoro produttivo.
   

Selezione di un dispositivo che misura le calorie negli alimenti

A nostro parere professionale, la scelta di un misuratore di calorie è una delle decisioni più importanti che un laboratorio possa prendere. Nel valutare le opzioni, riteniamo che questi tre aspetti richiedano la massima attenzione:

Aderenza agli standard ufficiali

Questo è il punto di partenza. Qualsiasi apparecchiatura presa in considerazione deve essere conforme a standard internazionali come ASTM D5865 o ISO 1928. Questo fornisce la base necessaria per risultati non solo accurati, ma anche legalmente difendibili.

Il valore dell'automazione

Per i laboratori con una produttività elevata, l'automazione è fondamentale. Ecco perché Serie QualiBC offre una gamma di soluzioni. L'automazione elimina i lunghi passaggi manuali e riduce direttamente i costi di manodopera e il potenziale di errore umano.

Ad esempio, un laboratorio di ricerca universitario che analizza alcune decine di campioni a settimana potrebbe trovare il semi-automatico QualiBC-3200 offre il perfetto equilibrio tra precisione e convenienza. 

Al contrario, un impianto di produzione alimentare su larga scala che deve eseguire il controllo di qualità su ogni lotto 24 ore su 24 vedrebbe un chiaro ritorno sull'investimento dall'automazione completa QualiBC-1200, che riduce al minimo il tempo impiegato dall'operatore e massimizza la produttività.

Pianificazione per applicazioni future

Incoraggiamo sempre i clienti a considerare il pieno potenziale di un macchinario. Un dispositivo in grado di determinare anche il valore energetico di altri materiali, come i biocarburanti, offre un ritorno sull'investimento iniziale molto più elevato.

Una nota sul mantenimento della precisione: il processo di calibrazione

Un dispositivo di alta qualità che misuri le calorie contenute negli alimenti costituisce la base per la precisione, ma il suo mantenimento richiede verifiche di routine. 

Un calorimetro viene regolarmente testato utilizzando una sostanza con un valore energetico noto e certificato, più comunemente l'acido benzoico. Confermando che la lettura dello strumento corrisponde al valore noto, un laboratorio può verificare il corretto funzionamento dello strumento. 

Ad esempio, se lo standard dell'acido benzoico ha un valore certificato di 26.45 MJ/kg e la macchina legge costantemente 25.91 MJ/kg, il tecnico sa che c'è un problema che deve essere risolto prima di analizzare altri campioni di prodotto. 

Questa procedura critica, essenziale per tutti i modelli della nostra serie QualiBC, è il tassello finale del puzzle del controllo qualità.

Qualitest: La tua soluzione per misurare le calorie

At Qualitest, siamo profondamente consapevoli di queste sfide operative. 

Come abbiamo discusso, il nostro Calorimetri a bomba serie QualiBC sono stati specificamente progettati per fornire una risposta diretta a queste esigenze. Offrendo una gamma di modelli come QualiBC-1000, QualiBC-1200, QualiBC-1500 e QualiBC-3200, garantiamo ai laboratori la possibilità di scegliere lo strumento più adatto al loro carico di lavoro specifico e al loro budget.

Se state cercando una soluzione affidabile e conveniente per le vostre esigenze di misurazione delle calorie, vi invitiamo a provare la nostra attrezzatura. Il nostro team è a vostra disposizione per aiutarvi a identificare lo strumento più adatto alle vostre esigenze. Contattateci oggi stesso per una consulenza professionale e un preventivo.