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

 Le fonti alimentari sono vulnerabili  Gli alimenti sono deperibili 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"

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

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

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)

ALTERAZIONI MICROBICHE 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

ALTERAZIONI A CARICO DEI LIPIDI 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

 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)

Caramellizzazione zuccheri 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

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)

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, .....)

sistema adottato per la stabilizzazione microbiologica 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

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)

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)

RUOLO DEL CONFEZIONAMENTO 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..)

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, ...)

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 successivo trattamento con calore.

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

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.

 CARATTERISTICHE DEI PRODOTTI DISIDRATATI 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

 CARATTERISTICHE DEI PRODOTTI LIOFILIZZATI 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

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

SCHEMA LIOFILIZZATORE

CONGELAMENTO

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

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

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

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

Con raffreddamento lento 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

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

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

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’interno microonde

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

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

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

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

LA COTTURA Frittura Immersione Contatto …… Microonde

LO YOGURT