DEFINIZIONE DI TECNOLOGIE ALIMENTARI

2. DEFINIZIONE DI TECNOLOGIE ALIMENTARI Le tecnologie alimentari rappresentano il complesso di operazioni e processi volti ad ottenere alimenti finiti o semilavorati dalle materie prime alimentari prodotte dall'agricoltura, dall'allevamento e dalla pesca e alla conservazione di questi prodotti

3. LE PREMESSE •  Le fonti alimentari sono vulnerabili • (avversità climatiche, erbe infestanti, microrganismi, virus, insetti, roditori, altri animali). •  Gli alimenti sono deperibili • (senescenza, attività microbiche; reazioni chimiche) •  Gli alimenti possono nascondere delle "insidie" per la salute dell'uomo. •  Gli alimenti, così come si presentano in natura, non sempre sono commestibili o comunque appetibili e richiedono quindi una qualche forma di "preparazione"

4. LE RISPOSTE 1) Produzioni più resistenti  Difesa "in campo" 2) Difesa del "post raccolta"; trasformazione 3) Eliminazione dei fattori di rischio; trasformazione 4) Trasformazione

5. CAMBIAMENTI A CARICO DEI PRODOTTI • ALIMENTARI DURATE LA CONSERVAZIONE •   •  NegativiPositivi  •   •  ALTERAZIONIMATURAZIONE • microbiologiche  STAGIONATURA •  enzimatiche INVECCHIAMENTO •  chimiche (fermentazioni, sviluppo muffe •  fisiche lipolisi,proteolisi, •  …… polimerizzazioni, • disidratazione,…….)

6. VARIABILI AMBIENTALI • Temperatura • Velocità dei cambiamenti della temperatura • Umidità • Intensità radiazione “visibile” • Composizione della fase gassosa in equilibrio con il prodotto (pressione parziale di O2)

7. ALTERAZIONI • DISTRUZIONE DERRATE • INSETTI • PARASSITI • RODITORI •  Responsabili della distruzione di elevate percentuali di derrate alimentari (in alcuni paesi fino al 50%) •  L’attacco di insetti e roditori spesso precede processi di alterazione microbica • ALTERAZIONI MICROBICHE • Fattori dai quali dipende la flora di alterazione dei prodotti alimentari : • Caratteristiche chimiche e fisiche dell’alimento • Trattamenti a cui l’alimento è sottoposto • Condizioni Ambientali

8. ALTERAZIONI CHIMICHE • ALTERAZIONI A CARICO DEI LIPIDI • IDROLISI O INACIDIMENTO • IRRANCIDIMENTO OSSIDATIVO •  Idrolisi • Favorita da presenza di : • acqua • luce • lipasi (solitamente di origine microbica): • Effetti : > acidità substrato • In : Burro, Margarina, Frutti oleosi • Rimedi : Antiossidanti inefficaci ; miglioramento condizioni igieniche, riparo dalla luce ; uso di antimicrobici (ac. Sorbico), disidratazione burro

9. OSSIDAZIONE DEI LIPIDI (IRRANCIDIMENTO OSSIDATIVO) • Favorita da: • processi di rettificazione  perdita di antiox • disidratazione spinta • In : •  oli e grassi; carni; pesci; latte e derivati; vegetali • Rimedi • evitare: • contatto con acqua, aria, luce, metalli(Fe, Cu, Mn, Ni) • aumenti di temperatura • radiazioni ionizzanti • ANTIOSSIDANTI • Primari : • Interrompono la catena radicalica (BHA, BHT, Tocoferoli) • Secondari : • Complessano i metalli (Ac. Citrico, EDTA)

10. IMBRUNIMENTI •  CHIMICO • Reazione di Maillard • Caramellizzazione zuccheri •  disidratazione  HMF  polimerizzazione, ..) • Imbrunimento acido ascorbico •  ac. ascorbico  HMF  polimerizzazione, ..) • Cambiamento colore clorofille •  temperatura ;  pH  formazione di feofitina) • Carni •  ENZIMATICO

11. ALTERAZIONI ENZIMATICHE • S + E  ES  P + E •  Catalizzatori biologici che consentono di aumentare la velocità di una reazione fino a 1020 volte • EFFETI DEGLI ENZIMI SUGLI ALIMENTI : • POSITIVI : •  utilizzati in numerosi processi di trasformazione in alternativa a metodi chimici (idrolisi amido, chiarificazione succhi, ....) • NEGATIVI : •  causano numerosi processi di alterazione in alimenti sia di origine animale che vegetale • ENZIMI CHE CAUSANO ALTERAZIONI • Endogeni  •  contenuti nelle strutture cellulari dell’alimento • Esogeni  •  contenuti in altre strutture cellulari (es. microorganismi)

12. MECCANISMI DI CONTROLLO ATTIVITA’ ENZIMATICHE INDESIDERATE • Inattivazione : • Calore •  blanching, past./ster. • Inibizione : • Refrigerazione • Congelamento • Riduzione aW • Acidificazione • Additivi • Interazione con il substrato : • Eliminazione o Blocco di uno dei reagenti •  es. eliminazione O2 (MA, SV, additivi, .....)

13. LA CONSERVAZIONE •  Il luogo di produzione delle materie prime è spesso diverso dal luogo in cui vengono trasformate e consumate • anche i tempi di realizzazione dei prodotti finiti sono spesso “dilatati” •  • SVILUPPO DELLE TECNICHE DI CONSERVAZIONE • ANCHE PER I PRODOTTI COSIDDETTI “FRESCHI” •  Le tecniche di conservazione fondamentali fanno riferimento essenzialmente al • sistema adottato per la stabilizzazione microbiologica • considerata prioritaria rispetto alle altre alterazioni. • STABILIZZAZIONE MICROBIOLOGICA • Per ottenere un prodotto microbiologicamente stabile è necessario inibire o distruggere tutte le forme microbiche capaci di accrescersi. • - Gli alimenti stabilizzati da un punto di vista microbiologico si possono distinguere in: • conserve: stabili sino a quando si mantengono le condizioni asepsi (ermeticità del contenitore) e/o di inibizione, anche se le caratteristiche nutrizionali e sensoriali possono, con il passare del tempo, mutare anche notevolmente • semiconserve: stabilità microbiologica parziale, anche in refrigerazione

14. I MEZZI DI CONSERVAZIONE • 1. La sterilizzazione •  i microorganismi vengono irreversibilmente resi incapaci • di accrescersi e di riprodursi (vengono quindi distrutti). • - La sterilizzazione può essere realizzata attraverso: • 1.A. MEZZI FISICI • 1.A.1. uso del calore • (sterilizzazione termica) • 1.A.2. irraggiamento • 1.B. MEZZI CHIMICI • 1.B.1. aggiunta di sostanze naturali o sintetiche • (microbicidi)

15. 2. L’inibizione microbica •  i microorganismi vengono in modo reversibile resi incapaci • di accrescersi e di riprodursi (vengono quindi inibiti). •  Questo effetto può essere realizzato attraverso: • 2.A. MEZZI FISICI • 2.A.1. sottrazione dell’acqua • (essiccamento, liofilizzazione, ecc.) • 2.A.2. indisponibilità dell’acqua • (congelamento,surgelazione) • 2.A.3. abbassamento della temperatura • (refrigerazione) • 2.A.4. bassa tensione di O2 • (sotto vuoto, sotto gas inerte, sott’olio, ecc.) • 2.B. MEZZI CHIMICO-FISICI • 2.B.1 diminuzione di aw • (aggiunta di sale/i, zucchero/i, umettanti - IMF)

16. 2.C. MEZZI CHIMICI • 2.C.1. controllo dell’acidità • (aggiunta di ingredienti acidi, di acidi isolati, • fermenta-zione acida) • 2.C.2. uso di sostanze naturali e sintetiche • (microbiostatiche) • 2.D. MEZZI BIOLOGICI • 2.D.1. fermentazione acida e alcolica • RUOLO DEL CONFEZIONAMENTO • materiali • funzione barriera • (acqua, luce, ossigeno, microrganismi..)

17. CONCETTO DI ATTIVITA DELL'ACQUA (aW) rapporto tra la tensione di vapore dell'acqua nell'alimento e quella dell'acqua pura alla stessa temperatura numero adimensionale che varia da 0 (prodotto privo di acqua) a 1 (prodotto costituito di sola acqua) Per valutare la stabilità di un alimento è importante definire lo "stato dell'acqùa" quindi l' aW e non solo il "contenuto" Lo stato dell'acqua (quindi l' aW) è influenzato da sostanze in grado di "trattenere" l'acqua come il sale e lo zucchero  Da ciò deriva la loro azione conservante In definitiva l' aW può essere abbassata, aumentando così la conservabilità di un prodotto alimentare, sottraendo acqua (essiccamento, liofilizzazione, concentrazione...) o bloccando l'acqua (salagione, canditura, ...)

18. LA STABILIZZAZIONE MEDIANTE IL CALORE L'APPERTIZZAZIONE  consiste nell’inserire gli alimenti in un recipiente chiuso ermeticamente, e nel sottoporli ad un riscaldamento che assicuri la distruzione o l'inattivazione dei microorganismi e degli enzimi.  Per prodotti appertizzati quelle derrate alimentari deperibili la cui conservazione è assicurata dall'impiego combinato del confezionamento in recipiente ermetico ai gas ed ai microorganismi, e del successivotrattamento con calore.

19. IL CONFEZIONAMENTO ASETTICO  Tecnologia che prevede la sterilizzazione del prodotto e del contenitore separatamente e il confezionamento in condizioni tali da mantenere la sterilità commerciale di entrambi fino alla chiusura ermetica del contenitore CONFEZIONAMENTO ASETTICO Vero e proprio  riempimento a freddo

20. dipendentemente dalle temperature utilizzate si distinguono (distinzione tecnica): 1. la pastorizzazione  temperature  100°C  consente la distruzione di forme microbiche non sporigene e di enzimi termolabili  Porta ad una conservazione limitata nel tem po, nel caso di prodotti non acidi (pH > 4.5); per prodotti acidi (pH < 4.5), nei quali non è possibile lo sviluppo di forme microbiche sporigene, la conservabilità non si differenzia da quella di un prodotto sterilizzato . 2. La sterilizzazione temperature > di 100° C, fino a 150°C  ha per scopo la distruzione di tutti i microorganismi ed enzimi.  Un prodotto sterilizzato può essere conservato per tempi molto lunghi, anche anni, purché venga garantito il perfetto isolamento del prodotto dalle contaminazioni dell’ambiente.

21. ESSICCAMENTO • Rimozione selettiva di gran parte dell’acqua di costituzione di un alimento per evaporazione in modo da consentirne una elevata stabilità microbiologica e chimica • CARATTERISTICHE DEI PRODOTTI DISIDRATATI • stabilità chimica e microbiologica a temperatura ambiente • facilità di dosaggio e di miscelazione con altri componenti • rigenerabilità modulabile a diversi livelli umidità e di attività dell’acqua finali • come ingrediente consente il controllo delle caratteristiche fisiche e reologiche del prodotto finito • peso e volume ridotti • bassi costi di confezionamento, magazzinaggio e trasasporto • PROBLEMATICHE • danni sul prodotto • lavorabilità difficoltosa per alcuni prodotti • lunghi tempi di processo • ricostituzione incompleta

22. LIOFILIZZAZIONE • Rimozione selettiva di dell’acqua di costituzione di un alimento per SUBLIMAZIONE • in modo da consentirne una elevata stabilità microbiologica e chimica • e mantenere pressoché intatte le caratteristiche del prodotto •  • si realizza inserendo il prodotto congelato in un autoclave • (sotto vuoto) • CARATTERISTICHE DEI PRODOTTI LIOFILIZZATI • le stesse (migliorate) degli essiccati • mantenimento proprietà nutrizionali • PROBLEMATICHE • lunghi tempi di processo • costi elevati

23. P(mmHg) liquido A’ 760 solido 4,8 B’ 0,001 vapore 0,098 T (°C)

24. SCHEMA LIOFILIZZATORE

25. CONGELAMENTO

27. Successo legato: • Contenuto di servizio • Immagine di freschezza • Qualità • Rapporto con il consumatore

28. I surgelati sono prodotti alimentari: • sottoposti ad un processo di congelamento ... che permette di superare con la rapidità necessaria ... la zona di cristallizzazione massima e di mantenere la temperatura del prodotto in tutti i suoi punti … ininterrottamente a valori pari o inferiori a - 18°C; • commercializzati come tali; • Le materie prime devono essere sane, in buone condizioni igieniche, di adeguata qualità merceologica e devono avere il necessario grado di freschezza

29. L’azione conservante del congelamento si basa: sull’ abbassamento della temperatura  sul “blocco” dell’acqua libera nell’alimento attraverso il passaggio di questa dallo stato liquido a quello solido  Temperatura raggiunta e velocità di surgelazione  essenziali per mantenere inalterate proprietà sensoriali e nutrizionali dell'alimento  prevenzione alterazioni di tipo chimico, biochimico e microbiologico

31. Temperatura e velocità di raffreddamento La quantità di acqua che passa allo stato solido dipende dalla temperatura raggiunta PASSAGGIO DI STATO DISTINTO IN DUE FASI nucleazione accrescimento dei cristalli di ghiaccio.  Il numero di nuclei di cristallizzazione è tanto più elevato quanto maggiore è la velocità di raffreddamento e il livello di concentrazione dei soluti

32. Importanza della velocità di raffreddamento Con raffreddamento lento formazione di cristalli molto grandi e di forma allungata situati negli spazi extracellulari del tessuto vegetale  rotture delle pareti cellulari e disidratazione progressiva delle cellule come conseguenza di processi osmotici

33. Con velocità di raffreddamento elevate (surgelazione) si ha:  formazione di molti cristalli  di piccole dimensioni  distribuiti uniformemente nella matrice alimentare.  al momento dello scongelamento, l’acqua torna a far parte dei sistemi colloidali originari e l’alimento rimane integro

34. TECNOLOGIA Possono essere individuate tre tipologie di surgelazione:  per contatto indiretto con il fluido refrigerante  percircolazione forzata di aria  per contatto diretto con il fluido refrigerante

35. Scongelamento rapido Vantaggi : • minori rischi microbiologici ; Scongelamento lento Vantaggi : • parziale riassorbimento acqua scongelata ; • < separazione liquido ; • < differenza consistenza tessuti ; • mantenimento viscosità ; • < cambiamenti organolettici ; • Praticamente meglio scongelamento lento a bassa temperatura (4-5°C) • A livello industriale e per piccole dimensioni : • →dall’esterno con aria calda, piastra radiante, acqua calda (confezioni) • → dall’internomicroonde

36. Possibili cambiamenti durante lo stoccaggio dei surgelati  Ricristallizzazione migrante Ossidazioni (chimiche ed enzimatiche) Decolorazioni

37. LA COTTURA • Modalità di trasmissione del calore • Conduzione • Convezione • Irraggiamento • Modalità di cottura • A calore secco • A calore umido • Frittura • Microonde

38. LA COTTURA • Cottura a calore secco • Arrostimento  Forno • Grigliatura  Grill • A piastra • Carboni • ……

39. LA COTTURA • Cottura a calore umido • Stufatura • Bollitura • A vapore • …… •  • A pressione atmosferica • > 1 atm

40. LA COTTURA • Frittura • Immersione • Contatto • …… • Microonde

42. LO YOGURT