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LE TEMPERATURE E I PROCESSI DEGLI ALIMENTI

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100°C T EBOLL. H 2 O PURA (1 ATM), COTTURA, EVAPORAZIONE, DISTILLAZIONE. -40°C CONGELAMENTO/ SURGELAZIONE -18° C STOCCAGGIO SURGELATI 0 °C T SOLIDIFICAZIONE ACQUA PURA + 1-2 °C IPER-REFRIGERAZIONE 20 °C TEMPERATURA AMBIENTE (convenzionale) 40 °C EVAPORAZIONE A BASSA PRESSIONE

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Presentation Transcript
le temperature e i processi degli alimenti
100°C T EBOLL. H2O PURA (1 ATM), COTTURA, EVAPORAZIONE, DISTILLAZIONE

-40°C CONGELAMENTO/ SURGELAZIONE

-18° C STOCCAGGIO SURGELATI

0 °C T SOLIDIFICAZIONE ACQUA PURA

+ 1-2 °C IPER-REFRIGERAZIONE

20 °C TEMPERATURA AMBIENTE (convenzionale)

40 °C EVAPORAZIONE A BASSA PRESSIONE

60 °C DISTILLAZIONE

80 °C BLANCHING, PASTORIZZAZIONE

LE TEMPERATURE E I PROCESSI DEGLI ALIMENTI

121 °C STERILIZZAZIONE (autoclave)

140 °C STERILIZZAZIONE (UHT), COTTURA IN FORNO, COTTURA-ESTRUSIONE

160 °C FRITTURA

180 °C TOSTATURA NOCCIOLE

200 °C TOSTATURA CAFFE’

220-240 TOSTATURA CAFFE’ (“italian style”)

slide2
L’uso di basse temperature: la refrigerazione ed il congelamentoMaster VAPRAQ

Prof.ssa Paola Pittia

[email protected]

Facoltà di Agraria – Dipartimento di Scienze degli Alimenti

Florianopolis (Brasile), luglio 2010

slide3
TEMPERATURA

 Influisce ogni tipo di reazione chimica.

Il suo effetto su ogni processo degradativo di tipo chimico può essere espresso dall’equazione di Arrhenius:

K = A  e -Ea/RT

in cui: K= costante di equilibrio della reazione

A = indice di qualità considerato

E = Energia di attivazione

R = costante dei gas

T = Temperatura assoluta

Quando il ln K è rappresentato in funzione di 1/T, questa espressione dà origine ad una retta, la cui pendenza corrisponde all’Ea.

ln K = ln A - Ea

RT

Diminuendo la T, si abbassa la velocità di ogni evento, processo chimico e biologico e fenomeno fisico

slide4
L’IMPIEGO DI BASSE TEMPERATURE NELLA CONSERVAZIONE DEGLI ALIMENTI

REFRIGERAZIONE

 CONGELAMENTO

 SURGELAZIONE

AZIONE FREDDO

Diminuzione energia cinetica delle molecole

 rallentamento di ogni tipo di reazione

Ogni reazione degradativa risponde in maniera diversa alle variazioni di temperatura

cause di alterazioni velocit relativa temperatura
Cause di alterazioni: velocità relativa/temperatura

Attività metabolica (es. ortofrutticoli vivi, respirazione, CO2)

Danni meccanici = formazione di cristalli (aumento di volume)

30

-40

-30

-20

-10

0

10

20

40

Temperatura (°C)

cause di alterazioni velocit relativa temperatura1
Cause di alterazioni: velocità relativa/temperatura

Reazioni ENZIMATICHE

(ox lipidi, EB)

Reazioni CHIMICHE

(ox lipidi, NEB)

30

-40

-30

-20

-10

0

10

20

40

Temperatura (°C)

cause di alterazioni velocit relativa temperatura2
Cause di alterazioni: velocità relativa/temperatura

PSICROFILI

MESOFILI

TERMOFILI

LIEVITI

MUFFE

30

-40

-30

-20

-10

0

10

20

40

Temperatura (°C)

storia
Storia

Preistoria :

- Regioni artiche: mantenimento e conservazione animali cacciati a temperatura ambiente

- neve conservata in grotte od anfratti anche durante la stagione calda

storia1
Storia

Storia:

- stratificazione con paglia

- aggiunta di sale (ca. -18 °C)

1834: Freddo artificiale (ciclo frigo) -Jacob Perkins (Londra)

1860: Fabbrica ghiaccio artificiale - Harrison (Australia)

1870: Compressore ad NH3 - Linde (Germania), Boyle (USA)

1880: Frigo ad assorbimento (frigo campeggio) -Carrè

1890: Freddo per trasporto carne e birra a bassa fermentazione

1990: Congelamento frutta - Prime ricerche su effetti congelamento

1915: Ghiaccio naturale = ghiaccio artificiale

1920: Ideazione compressore rotativo

1960: Ideazione compressore a vite

1930: Italia: uso del freddo a livello industriale

1935: Astucci di cartone parafinato

1960: Atmosfera controllata

1970: Settore surgelati industriali

refrigerazione
Refrigerazione

Rallentamento sviluppo microbico e reazioni chimiche ed enzimatiche

Mantenimento caratteristiche sensoriali e limitate perdite qualità nutrizionali

Temperatura conservazione: > 0°C (> -1.5 °C per carne e pesce)

Tempo di conservazione: limitato, ma vario in funzione del tipo di prodotto (da 24 ore a qualche settimana)

finalit tecnologiche
Finalità tecnologiche
  • Per tutti gli alimenti: intervento tecnologico (“hurdle”) per aumentare la loro conservabilità (freschi, semiconserve o dopo apertura confezione). Non sufficiente a garantire da sé la conservabilità e deve essere abbinato ad altri interventi tecnologici (packaging, atmosfere protettive/controllate)
  • Carne: fase tecnologica necessaria per la trasformazione muscolo-carne (evoluzione rigor mortis e frollatura): dopo macellazione stoccaggio in celle refrigerate
  • Prodotti pesca: conservazione da pesca a consumo
refrigerazione e post raccolta di vegetali
Refrigerazione e post-raccolta di vegetali

La refrigerazione è un importante intervento tecnologico nella conservazione dei vegetali a partire dalle primissime fasi dopo la raccolta

In questo caso la bassa temperatura deve essere associata a specifiche combinazioni di Umidità relativa e composizione dell’atmosfera in cui i prodotti sono conservati

cause di alterazione dei vegetali nella fase di post raccolta
Cause di alterazione dei vegetali nella fase di post-raccolta
  • Respirazione
  • Transpirazione
  • Maturazione e senescenza
  • Patologie (biotiche e abiotiche)
  • Cambiamenti nella composizione chimica
cause di alterazione dei vegetali nella fase di post raccolta1
Cause di alterazione dei vegetali nella fase di post-raccolta

N.B. L’etilene (è un fitoormone che agisce sulla maturazione dei frutti ed invecchiamento della pianta) ed è prodotto da vegetali può causare: arrossamento nelle lattughe e radicchi, ingiallimento di spinaci e brassicacee; perdita di colore verde in cetrioli, broccoli e spinaci, aumento di consistenza di tuberi, asparagi; aumento amaro in carote e prezzemolo; rammollimento, ruvidità e sviluppo di off-flavor in peperoni, zucchine e melone e anguria; imbrunimento di melanzane; aumentata maturazione e rammollimento di pomodori verdi

N.B. La Respirazione (con utilizzo di esosi)

C6H12O6 + 6O2 + 38 ADP + 38 Pi -> 6CO2 + 44H2O + 38

ATP

 produzione di energia (ca. 42% di energia = calore), consuma O2 e produce CO2

La respirazione può essere aerobica and anaerobica (<1-3% O2)

La velocità è influenzata da T, conc. ossigeno ed anidride carbonica ed etilene

cause di alterazione dei vegetali nella fase di post raccolta2
Cause di alterazione dei vegetali nella fase di post-raccolta

Classificazione di vegetali in relazione alla velocità di respirazione:

Molto bassa: cipolla

Bassa: cavoli, cetrioli, melone, bietola, pomodoro, rape.

Moderate: carote, sedano, cavolo cinese, peperoni, porro.

Alta: chicory (roots), melanzane, indivia, lattuga,ravanello.

Molto alta: zenzero, cavoletti di Brussels, funghi,spinaci

Estremamente alta: broccoli, piselli, prezzemolo,mais.

fattori che influenzano la stabilit dei vegetali freschi nella fase di post raccolta
Fattori che influenzano la stabilità dei vegetali freschi nella fase di post-raccolta

- temperatura

- Umidità Relativa (%)

- composizione gas dell’atmosfera

- Circolazione dell’aria nell’ambiente

la refrigerazione basse t nel post raccolta dei vegetali
La refrigerazione (basse T) nel post-raccolta dei vegetali
  • Rallenta la respirazione
  • Rallenta/inibisce lo sviluppo microbico
  • Limita la disidratazione (se associata ad opportune condizioni di Umidità Relativa)
  • riduce la produzione di etilene o minimizza la reazione con l’etilene
la refrigerazione basse t nel post raccolta dei vegetali1
La refrigerazione (basse T) nel post-raccolta dei vegetali

DANNI DA FREDDO

effetti sulle membrane cellulari

Sintomatologia

  • Lesioni superficiali – sup. ruvida, aree incavate
  • discolorazione
  • - rilascio di acqua dai tessuti
  • - discolorazione interna dei tessuti
  • - difficoltà dei frutti a maturare.
  • - accelerazione della senescenza
  • - aumentata tendenza alla degradazione
  • - modificazione nella composizione, specie in relazione ad aromi e sapore
la refrigerazione basse t modificazione dell atmosfera
La refrigerazione (basse T) + modificazione dell’atmosfera
  • Atmosfere controllate (in celle di stoccaggio)
  • Atmosfere protettive (per prodotti destinati al consumatore finale)
  • Abbassamento del livello di CO2 ed aumento del livello di O2 nell’atmosfera per ridurre i processi metabolici

Composizione ideale di atmosfera per vegetali:

0-5% CO2 + 1,5-3% O2 (dipendente dalla specie)

slide32
Packaging methods for prolonging shelf life

Vacuum Packing

Modified atmospheric packaging

Mechanical gas flushing and sealing with fish fillets

slide34
Sensory analysis (Torry scheme) Influence of different temperature during storage (0°C, 7°Cand15°C) on the shelflife of haddock fillets

Adapted from: Olafsdottir et al., 2006

chemical and microbial analysis haddock fillets stored at 0 c 7 c and 15 c
Chemical and microbial analysisHaddock fillets stored at 0°C, 7°C and 15°C

TVB-N

(Total volatile basic nitrogen)

TVC (total viable counts) and

Photobacterium phosphoreum (Pp)

Adapted from: Olafsdottir et al., 2006

congelamento surgelazione
Congelamento/surgelazione

Determina la transizione di stato (liquido/solido) dell’acqua con:

Blocco delle attività microbiche (ripresa allo scongelamento)

Blocco attività metaboliche

Rallentamento/blocco attività enzimatiche

Rallentamento/inibizione reazioni chimiche

L’acqua non è più “libera” nella sua azione di:

Solvente

Reagente

poiché si trova nello stato solido

Temperatura processo/conservazione: -5/-40 °C

Tempo di conservazione: anche alcuni anni

fattori che influiscono sul processo di congelamento e sulla qualit del prodotto congelato
Fattori che influiscono sul processo di congelamento e sulla qualità del prodotto congelato
  • Velocità di raffreddamento (circolazione aria, meccanismo sottrazione calore)
  • Contenuto d’acqua alimento
  • Dimensioni/forma prodotto
  • Confezione
modificazione delle caratteristiche degli alimenti
MODIFICAZIONE DELLE CARATTERISTICHE DEGLI ALIMENTI

1. Ricristallizzazione migrante (T° contenitore< T° prodotto):

Sublimazione

E’ consigliabile evitare:

- sbalzi temperatura (diversa conducibilità)

- Spazi vuoti in contenitori

2. Freeze-burn (= scottatura/essiccamento superficiale) in carne e vegetali determinata dalla sublimazione dell’acqua sulla superficie del prodotto

cambiamenti di colore (imbrunimento o ingiallimenti ) favoriti da ossidazione lipidi

modificazione delle caratteristiche degli alimenti1
MODIFICAZIONE DELLE CARATTERISTICHE DEGLI ALIMENTI

3. Imbrunimenti

4. Ossidazione lipidi (no blocco reazioni chimiche radicaliche, ne enzimi lipolitici)

5. Ossidazioni varie (proteine, vitamine)

6. Modificazioni sensoriali (aspetto, consistenza, gusto, aroma)

catena del freddo
CATENA DEL FREDDO

CONDIZIONE INDISPENSABILE PER LA CONSERVAZIONE DEI PRODOTTI CONGELATI E SURGELATI E’ IL MANTENIMENTO SENZA INTERRUZIONE A TEMPERATURE MINORI O UGUALI A -18°C FINO AL MOMENTO DEL CONSUMO ATTRAVERSO LA COSIDDETTA “CATENA DEL FREDDO” PER EVITARE CHE NELL’ALIMENTO SOTTOPOSTO A SBALZI DI TEMPERATURA PARTE DELL’ACQUA SCONGELI TEMPORANEAMENTE

slide51
Produzione

(-30°C)

TRASPORTO

(-18 °C)

Grossista

(-20 °C)

LA CATENA DEL FREDDO

TRASPORTO

(-18 °C)

Dettagliante

(-15 °C)

TRASPORTO

(-10 °C ???)

Freezer domestico

(-15/18 °C)

sistemi di congelamento
Sistemi di congelamento
  • Circolazione d’aria forzata
  • Contatto indiretto con refrigerante
  • Contatto diretto con refrigerante
1 circolazione d aria forzata
1. Circolazione d’aria forzata
  • Camere fredde con circolazione d’aria a velocità più o meno elevata.

- Per prodotti di grosse dimensioni (mezzene, quarti) o per prodotti semilavorati

2. Tunnel di congelamento

Carrelli o scaffali percorrono un tunnel refrigerato. Prodotto in confezioni o vassoi

3. Congelatori a nastro

Nastro trasportatore in rete metallica o nastro forato. Aria corrente con movimento  o . Possibile stratificazione del prodotto. 1 o 2 stadi a T crescente (da -40 °C a -25°C) Ideale per piccola taglia Buono come IQF (Individual Quick Freezing)

1 circolazione d aria forzata1
1. Circolazione d’aria forzata

4. Letto fluido

Simile a B. Con movimentazione forzata del prodotto e corrente d’aria  a velocità elevata.

Molto rapido. Ideale per pezzi di piccola taglia

Minima disidratazione

Minimi costi di esercizio

slide56
Perdita di peso e tempi di congelamento di alcuni alimenti congelati con il sistema a fluidificazione

Da Astrom e Londahl, 1989)

2 contatto indiretto con refrigerante
2. Contatto indiretto con refrigerante
  • A piastre o su nastri

Per prodotti di forma regolare, con ampia superficie di appoggio e spessore ridotto (es. surgelati in pacchetti)

3 contatto diretto con refrigerante
3. Contatto diretto con refrigerante

1. Immersione

In salamoie di sale o propilenglicole su prodotto sfuso o confezionato in materiali plastici

Congelamento finale in tunnel

2. Uso liquidi criogenici (a basso punto di ebollizione)

Azoto liquido (-196°C), Freon (-30°C)

Basso costo iniziale e di manutenzione

Alto costo liquido criogenico

Elevata efficienze di scambio termico

Lavorazione in continuo

Buona qualità prodotto ma con possibili stress termici per prodotti sensibili. Rischio di impurezze nel prodotto

scongelamento
Scongelamento
  • Fase preliminare all’utilizzo (cottura/consumo): riporta il prodotto alla T ambiente
  • Se non controllato può indurre alterazioni:

chimiche

fisiche

microbiche

e conseguenze su caratteristiche sensoriali

  • Velocità: deve essere rapido (per limitare tempi di sosta)

lento (per favorire il riassorbimento dei liquidi)

modalit di scongelamento
Modalità di scongelamento
  • In celle a bassa T,
  • In acqua fredda (??)
  • Microonde
  • Alte pressioni
ad