Cuciniamo gli arrosticini con la Flip & Click

Gli arrosticini sono spiedini di carne di pecora legati alla tradizione abruzzese. La carne ovina viene tagliata a cubetti e infilata in appositi spiedini di legno. Per la cottura di un arrosticino molto dipende dalla temperatura del fuoco e dai tempi, nonchè dalla abilità del cuoco nel distribuire il calore sui vari lati. La cottura avviene esclusivamente sulla brace con apposite “fornacelle” a forma di canalina costruite esclusivamente per gli arrosticini al fine di evitare di carbonizzare la parte di legno degli spiedini. Varianti elettriche tuttavia possono anche essere utilizzate perdendo però in termini di gusto. In questo articolo analizzeremo alcune considerazioni per un possibile sistema di controllo per la cottura ottimale degli arrosticini sulla brace sfruttando la scheda Flip&Click della MikroElektronika e il relativo progetto Master Chef Demo. La semplicità della scheda sia in termini hardware sia software permette di utilizzare molti moduli Click MikroBUS tra cui un thermo click con connettore PCC-SMP per termocoppie, e un display OLED W click per visualizzare la temperatura che dovrà essere costante per tutto il tempo di cottura.

Introduzione

La prima preoccupazione quando si deve grigliare la carne è quella di portare l'interno alla temperatura desiderata, mantenendo però la cottura costante. Si supponga di avere una lastra di carne spessa a temperatura iniziale To. Al tempo iniziale una superficie della carne è posta in contatto con la superficie della griglia a temperatura Tg. Per questa semplice condizione, la temperatura della carne per qualsiasi tempo t, e qualsiasi profondità z, può essere modellata dalla seguente formula:

dove D è la diffusività termica (o coefficiente di diffusione del calore) della carne, e erfc la funzione di errore complementare il cui valore approssimato può essere trovato in apposite tabelle. Nel modello stiamo supponendo trascurabili molti fattori, come per esempio la ventilazione. L’obiettivo è determinare il tempo necessario per portare il centro della carne alla temperatura desiderata. Tg è la temperatura della griglia opportunamente misurata e che dovrà necessariamente essere costante, To la temperatura iniziale della carne e T(z,t) è la temperatura desiderata. L’obiettivo quindi è inizialmente quello di preparare la brace tenendo sotto controllo la temperatura affinchè sia costante con il variare del tempo. La distribuzione che dovremmo ottenere è del tipo visualizzato in figura 1.

Figura 1: Variazione della temperatura con il tempo per diversi sensori. La temperatura parte da un valore iniziale per poi raggiungere il massimo.

Figura 1: Variazione della temperatura con il tempo per diversi sensori. La temperatura parte da un valore iniziale per poi raggiungere il massimo e restare tale entro una certa tolleranza.

La diffusività termica è il rapporto tra la conducibilità termica e il prodotto tra calore specifico e densità di una sostanza. L'equazione precedente potrà essere risolta per determinare il tempo richiesto per la carne per raggiungere la temperatura desiderata:

La brace potrebbe non presentare una buona uniformità di temperatura cosa che ovviamente si ottiene con una variante di tipo elettrico. Le griglie ad infrarossi per esempio funzionano con gas naturale per riscaldare una piastrella di ceramica attraverso la quale viene cotto il cibo. Il vantaggio principale è la distribuzione uniforme del calore su tutta la superficie di cottura.

La scienza culinaria abruzzese suggerisce di cucinare gli arrosticini esclusivamente sulla brace.

Il progetto Master Chef Demo è un sistema di controllo della cottura dei cibi con lo scopo di distribuire correttamente il calore all'interno di diversi tipi di alimenti, conservando le relative proprietà benefiche. Gli arrosticini sono caratterizzati da carne spessa meno o più di 1 cm (dipende dal tipo di arrosticino), su uno spiedino di legno lungo 10-15 cm posizionati sulla fornacella (figura 2), in modo che la parte di legno sia sporgente per poterli ruotare e farli cuocere uniformemente (lo spiedino è lungo circa 25 cm, la parte con la carne è di 10 -15 cm circa). Dopo aver scongelato la carne, è necessario asciugarla con carta assorbente e aspettare che la sua temperatura raggiunga più o meno quella ambientale.

Figura 2: tipica fornacella dove gli arrosticini sono posizionati ad una distanza di 10-25 cm dal fuoco. Esistono vari varianti per cucina più arrosticini contemporaneamente.

Figura 2: Tipica fornacella dove gli arrosticini sono posizionati ad una distanza di 7-15 cm (regolabile) dal carbone/fuoco. Esistono varie tipologie legate al numero di arrosticini da cucinare.

La brace necessaria non dovrà essere eccessiva, qui non c’è una vera e propria regola; in ogni caso il sensore di temperatura Thermo Click avrà l’obiettivo di tenere sotto controllo la temperatura della griglia (è possibile utilizzare anche due sensori e quindi due moduli, uno per il fondo e l’altro vicino all’arrosticino). Il tempo medio di cottura è di circa  1-2 minuti per lato (legato alla temperatura della brace e alla relativa distanza con gli arrosticini).

L’obiettivo del sistema che andremo ad analizzare dovrà rispondere ai seguenti requisiti:

  • Il sistema dovrà prevedere un allarme per la variazione della temperatura entro i limiti prefissati che sono 5% rispetto a quella massima di partenza.
  • Un display visualizzerà le temperature e i vari eventi di allarme (oltre ad un buzzer per segnali sonori).
  • Per poter ripristinare la temperatura a quella massima, non c’è scienza che tenga,  bisogna aggiungere carbone alla brace utilizzando oltretutto ventilatori per alimentarla.
  • Gli arrosticini dovranno essere collegati ad un sistema motorizzato per ruotarli di 90° ogni 1-2 minuti. Completata la rotazione di 360°, l’arrosticino dovrà essere tolto dalla brace. Esclusivamente dopo la cottura ungere e salare la carne. La rotazione potrà anche essere continua ma l'altezza brace-arrosticino dovrà essere inferiore con tempi di cottura complessivi leggermente inferiori. I valori di cottura enunciati precedentemente sono generali per fornacelle standard.
  • I moduli base Click della MikroElektronika da utilizzare sono i seguenti: Thermo Click, OLED Click, Rotary Click, RTC2 Click. In aggiunta dovremmo utilizzare lo Stepper Click (per la rotazione) e il Buzz Click (per il segnale di allarme). Considerando che la Flip&Click ha solo 4 porte dovremmo fare delle scelte: utilizzare una seconda scheda Flip&Click con lo Stepper Click e il Buzz Click, oppure impiegare Arduino per il controllo del motore passo-passo e buzzer, oppure rinunciare ai moduli Rotary e RTC2 se decidiamo di fissare dei tempi di cottura (per esempio 1,5 minuti) ed implementare internamente (o esternamente) il count down (delay). Il modulo stepper click ha un driver motore A3967SLBT microstepping con un trasduttore incorporato. Può essere usato per guidare motori passo-passo bipolari con la capacità di trasmissione in uscita di 30V e circa ± 500 mA. La Flip&Click che implementa il progetto Master Chef Demo dovrà inviare, ad ogni ciclo di cottura (per lato di arrosticino) terminato, un comando ad un sistema (p.e. Arduino) per muovere il motore ed eventualmente riprodurre il buzz sonoro.

Il modello

Il modulo Thermo Click con la termocoppia avrà l’obiettivo di misurare la temperatura della griglia o quella circostante la carne (meglio quest'ultimo caso). Il calcolo del tempo di cottura è identico al progetto visto nell’articolo Master Chef Demo con alcune accortezze, in particolare un sistema per controllare il motore stepper e un buzzer di allarme. Il nostro software quindi dovrà prevedere le seguenti funzioni: lettura/setup della temperatura e visualizzazione sul display, un algoritmo di controllo della temperatura della griglia valutando scostamenti entro il 5% rispetto a quella di partenza, allarmi di controllo come la semplice accensione di un LED e/o l’invio di un impulso sonoro utilizzando per esempio il modulo Buzz click.

// Menu displays. Le funzioni gestiscono il tempo e la temperatura, nonchè il count down e l’allarme per la conferma della preparazione dell'arrosticino
void menu_waiting( void );
void menu_set_time( void );
void menu_set_temp( void );
void menu_count_down( void );
void menu_alarm( void );

// Display Pins init
    pinMode( SSD_CS, OUTPUT );
    digitalWrite( SSD_CS, HIGH );
    pinMode( SSD_DC, OUTPUT );
    digitalWrite( SSD_DC, HIGH );
    pinMode( SSD_RESET, OUTPUT );
    digitalWrite( SSD_RESET, HIGH );
    u8g.setColorIndex( 1 ); /**<  Sets displays to single bw color */

La cottura alla brace ovviamente avrà anche i suoi problemi pratici nel mantenere il più possibile costante la temperatura.  Ma il bello (e il gusto) è proprio questo! Prima dell'avvio della cottura bisognerà capire, per chi non è esperto, il grado di degustazione e quindi fissare il tempo di cottura. Molto importante è anche la manualità del cuoco nel posizionare e togliere gli arrosticini. Il sistema di controllo motorizzato prevede l’utilizzo di una fornacella come visualizzata in figura 3 dove ad una estremità andremo a collegare il nostro motore per eseguire la rotazione.

 

Figura 3: Fornacella motorizzata

Figura 3: Fornacella motorizzata

 

La "calibrazione" del sistema determinerà il tempo di cottura, di solito circa 1-2 min per lato ma legato anche a fattori di gusto da persona a persona oltre che dalla temperatura del fuoco. L’importante è tenere costante la temperatura con l’aggiunta di carbone. E’ possibile considerare anche una rotazione continua del motore per una temperatura della brace molto elevata.  La funzione di allarme dovrà necessariamente avvisare di togliere gli arrosticini con una semplice scritta a video o segnale sonoro e, dopo aver fatto un check sulla temperatura tramite display, riposizionare gli arrosticini sulla fornacella per una nuova cottura (ricordate di mangiarvi i precedenti...). Se la temperatura ha subito fluttuazioni bisognerà ricontrollare il fuoco. In figura 4 e 5 riportiamo alcuni schemi a blocchi del possibile sistema.

Figura 4: Layout del sistema

 

 

Figura 5: Schema a blocchi del sistema software

Considerazioni e conclusioni

Il modello descritto vuole essere una semplice idea per poter cuocere in maniera ottimale una prelibatezza abruzzese come gli arrosticini. Sulla stessa stregua del progetto master chef demo, il sistema prevede il display OLED per visualizzare la temperatura della termocoppia con il modulo Thermo Click, con l’aggiunta di un sistema di controllo motorizzato che semplicemente deve ruotare di 90° ogni 1-2 min (tempo di cottura per lato) gli arrosticini, oppure ruotarli in maniera continua. Il gusto della carne dipende in particolare dalla temperatura della brace che può variare in un ampio range (nel cuore della brace si possono toccare anche 900 °C, a distanza di 10-20 cm come nelle fornacelle si arrivano a temperature di 150-300 °C); portando la carne ad una temperatura dell'ordine dei 150 °C si sviluppano le cosidette reazioni chimiche di Maillard che forniscono sapori e aromi alla carne arrostita. Ci possiamo sbizzarrire nelle considerazioni e possibili varianti, sia sull’hardware elettronico sia su quello meccanico relativo alla fornacella. E Voi quali idee in mente avete a riguardo ?...Dimenticavo, buon appetito!

 

 

 

7 Commenti

  1. Giovanni Di Maria Giovanni Di Maria 24 settembre 2016
  2. smania2000 smania2000 24 settembre 2016
  3. Alessandro Morgia Alessandro Morgia 24 settembre 2016
  4. Emanuele Bonanni Emanuele 26 settembre 2016
  5. Maurizio Di Paolo Emilio Maurizio 26 settembre 2016
  6. valerio92 28 settembre 2016
    • Maurizio Di Paolo Emilio Maurizio 29 settembre 2016

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