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APPUNTI DI OPERAZIONI UNITARIE
OPERAZIONI PRELIMINARI
Una volta che l’azienda abbia ricevuto la materia prima, si procede alla pesatura, identificazione del lotto, valutazione dell’idoneità quantitativa e velocemente anche qualitativa, si definisce lo scarico, lo stoccaggio e si invia alla lavorazione. La prima operazione preliminare è la pulitura che consiste nella separazione di corpi contaminanti od estranei, ha l’obiettivo di allontanare i materiali non costitutivi della materia prima per esigenze igieniche, meccaniche o estetiche ma che d’altra parte può portare a un danneggiamento del prodotto. Le tipologie di corpi contaminanti sono molteplici:
- Minerali e manufatti : terriccio / pietrisco / metalli / vetro / plastica / fibre
- Vegetali : foglie / rami / pelli / radici / semi
- Animali : parassiti / escrementi / peli / uova di insetti / organi / ossa / lische
- Chimici : residui di trattamenti agricoli, lubrificanti e contaminanti ambientali
- Microbici : microrganismi, loro aggregati e loro metaboliti.
Per qualità igienica si intende l’idoneità all’alimentazione umana e quindi la mancanza nel
prodotto di alterazione, cattivo stato di conservazione, sofisticazione e insudiciamento.
Ora, un consumatore medio, pensa che il risultato del test condotto per verificare residui rimasti
dopo la pulitura debba venire “negativo” ovvero i campioni dovrebbero risultare privi di qualsiasi
contaminante. Un filth test a “zero” ovvero senza la rilevazione di alcun contaminante è rarissimo.
Infatti, la stessa FDA (Food and Drug Administration) degli USA stabilisce limiti di accettabilità
con ampie tolleranze. Cosi ad esempio, per la farina di frumento viene tollerato un livello
massimo di 50 frammenti di insetti e 1 pelo di roditori per 50 g di farina. Anche nelle schede
tecniche di molte farine italiane vengono riportati limiti simili. In molti sfarinati i produttori
garantiscono anche limiti inferiori ma le soglie di tolleranza parlano di frammenti di insetti e mai
di insetti interi o corpi di insetti. Questa differenza è importante poiché la presenza di frammenti
indica che gli insetti erano presenti prima della macinazione (quindi derivano dalla coltura in
campo o da una piccola contaminazione durante il trasporto o lo stoccaggio delle granaglie). La
presenza invece di corpi è chiaro indice di una contaminazione avvenuta nelle farine ovvero dopo
la macinazione e raffinazione e questa deve essere non tollerata. Si arriva fino a 20 frammenti per
50g) ma l’assenza totale è un requisito difficilmente raggiungibile.
Una tecnica di pulitura deve presentare specifici requisiti quali: elevata efficacia della separazione,
elevata efficienza della separazione, allontanamento rapido dei materiali separati (senza flussi
incrociati), protezione del prodotto pulito da reinquinamento ambientale, minimo danno
meccanico al prodotto trattato, minima perdita di componenti del prodotto trattato, agevole
smaltimento dei rifiuti.
Pulitura a secco : può essere preceduta da un pretrattamento di distacco e può avvenire per
abrasione (tamburi, dischi o spazzole rotanti), con separazione per differenza di geometria ,
setacciatura con vagli piani o inclinati, per separazione per forma (nastri trasportatori
controinclinati, tappeti con alveolature, dischi rotanti con indentature), con separazione per
differenza di densità , per aspirazione o per elettromagnetismo con estrazione di particolati
ferromagnetici, con magneti o elettromagneti. I vantaggi rispetto alla pulitura ad acqua sono
molteplici, tra questi: impianti più piccoli, leggeri ed economici e un refluo solido (meno costoso
da smaltire).
Gli inconvenienti sono: la formazione di polvere, oltre a problemi di reinquinamento; comporta
rischio di esplosione (per concentrazione nell’aria di circa 30 mg/l), inoltre l’urto e l’attrito tra le
parti di prodotto e di questo con le superfici di pulitura e/o di contenimento può causare
danneggiamento inaccettabile e i sistemi basati su flusso d’aria consumano molta energia. Le
pulitrici elettrostatiche possono essere utilizzate in casi particolari nei quali la carica superficiale
del prodotto è differente da quella dei contaminanti. Queste macchine vengono usate per esempio
per distinguere i cereali da altri semi di geometria simile ma con differente caratteristica
superficiale e per la pulitura delle foglie di tè. Il prodotto viene fatto passare su di un nastro carico
e le particelle cariche vengono attratte dalla carica opposta.
Pulitura ad umido : si applica per immersione con vasche con moto relativo tra l’acqua e il
prodotto ottenuto mediante agitatori o con aria compressa (stadio preliminare per prodotti molto
contaminati), per aspersione (su vagli o trasportatori forati) che singolarmente è adatta per
prodotti poco contaminati e con elevata resistenza meccanica mentre come stadio finale (su
trasportatori forati) permette di ridurre il consumo di acqua potabile. Usa anche la flottazione
(vasche con sfioro) basata sull’impiego di schiuma, sfruttando la diversa bagnabilità tra prodotto e
contaminanti) e gli ultrasuoni che sfruttano la violenta cavitazione localizzata, senza
danneggiamento meccanico del prodotto. I vantaggi rispetto alla pulitura a secco sono l’effetto
ammorbidente su incrostazioni (eventualmente a caldo), la possibilità di impiegare tensioattivi e
sanificanti e un limitato danno meccanico al prodotto. Gli inconvenienti invece sono le grandi
quantità di acqua (mediamente 15 l/kg di prodotto), la perdita di componenti per solubilizzazione
e/o lisciviazione e il fatto che il prodotto bagnato è più alterabile. È in genere conveniente
utilizzare tecniche miste in serie (anche per limitare il costo dell’acqua potabile).
Cernita : consiste nella suddivisione manuale per qualità complessa o complessiva.
Avviene in base a:
•forma e dimensioni irregolari
- difetti di maturazione
- difetti biologici
- contaminanti residui
- parti non desiderate residue
- odore, aroma e texture (collaudo a campione con panel sensoriale)
- caratteristiche compositive, meccaniche o funzionali, di legge o commerciali (collaudo a
campione con analisi di laboratorio).
Calibratura : consiste nella suddivisione per singola proprietà fisica misurabile. Esistono diversi tipi
di calibratura come quella a peso, quella a dimensione, a forma. È un’operazione che ha molteplici
obiettivi: alimentare macchine automatiche che operano su singoli pezzi (con regolazione di forma
e dimensione), alimentare fasi di scambio termico o di massa (con cinetica superficie-dipendente)
quando è critica l’uniformità di trattamento, favorire la costanza di peso nel confezionamento e
rendere il prodotto finito conforme a standard di qualità di legge o commerciale.
PRINCIPI DI REOLOGIA Un liquido tende naturalmente a muoversi e ad assumere la forma del contenitore, un gas invece non ha una forma propria ma tende ad occupare tutto il volume disponibile. Nei prodotti alimentari confezionati in atmosfera modificata, si ha un rapporto tra volume vuoto e volume occupato dal cibo, c'è uno spazio di testa in cui il gas può disporsi. La reologia influenza i trattamenti termici subiti dai prodotti, la conservabilità. Lo stato solido si caratterizza per un rapporto tra sforzo e deformazione, la quale viene riassorbita se non si supera il limite elastico. In ascissa c'è la deformazione, in ordinata lo sforzo: all'inizio il solido ha un comportamento perfettamente elastico e lo si vede perché c'è una correlazione diretta tra i due parametri, si arriva ad un punto di snervamento dove lo sforzo necessario per la deformazione è più basso, poi si ha punto di rottura dopo il quale non c’è più deformazione ma rottura. Nella fase inziale si può misurare il modulo di Young, ovvero il valore di l'elasticità del solido che si comporta come una molla regolata dalla legge di Hooke. Nel caso dei solidi alimentari, possono esserci materiali molto duri ma fragili che necessitano di molta energia per farli deformare ma si rompono molto presto, è un caso fortunato. Il caso peggiore è quello di un solido molto deformabile, quasi duttile perché per arrivare alla rottura è necessario un grande sforzo; è il caso degli alimenti ricchi di fibre. Il comportamento reologico dipende anche dalla temperatura che può essere controllata (es. affettatura dei salumi a temperatura bassa perché si sfrutta il fatto che le fibre diventino fragili se raffreddate). L'energia che fornisco per la riduzione delle dimensioni genera calore perciò bisogna stare attenti a questo discorso, anche un grado-due fanno la differenza. Altro parametro che influenza il comportamento reologico è la velocità di applicazione dello sforzo a parità di energia se colpisco velocemente o lentamente l'effetto è differente, anche il tempo è una variabile da considerare ma non può essere particolarmente manipolata perché non ci sono grandi margini. Il quarto parametro è il contenuto di acqua che fa la differenza nel comportamento reologico: nella macinazione dei cereali, per separare la crusca dal seme, si bagna la crusca che diventa flessibile e poco fragile, si può deformare senza romperla. Attenzione ai solidi secchi che possono assorbire dall’umidità dall'ambiente e possono diventare blocchi molto duri. Esiste una tecnologa detta macinazione criogenica che sfrutta una temperatura molto bassa, tale che il prodotto diventa fragile e si spacca molto facilmente, ma vale solo su prodotti che contengono poca acqua. Se c'è acqua, questa diventa ghiaccio e si ha aumento di volume del 10%, perciò funziona bene sulle spezie che sono secche e si fa uso di due fluidi raffreddanti ovvero azoto liquido e CO2 solida (entrambi raffreddano ma non bagnano). Dinamica dei liquidi: quando un fluido cammina in una tubatura, qualsiasi fluido scorra, si deve tenere in considerazione che il volume di fluido non si muove tutto alla stessa velocità, questo è un punto importante perché nel trattamento devo essere sicuro che tutto il liquido subisca il trattamento per lo stesso arco di tempo, nelle pareti la velocità tende a zero e va più piano. L'intensità di questo fenomeno dipende dal tipo di moto (se è un moto laminare, turbolento o transitorio) e dal tipo di fluido. Fluido newtoniano in cui c'è una correlazione lineare tra sforzo e deformazione (viscosità non cambia) per cui vale l'equazione di newton, pseudoplastico in cui diminuisce lo sforzo aumentando la deformazione (90% dei fluidi alimentari), fluido dilatante è quello in cui la viscosità aumenta aumentando la velocità di pompaggio. Alcuni fluidi hanno un tau 0 ovvero prima di cominciare a muoversi necessitano di una certa quantità di energia e forza iniziale.
Per i fluidi non newtoniani, nell'equazione di newton si va a vedere il valore di n: se n è minore di 1 si hanno fluidi pseudoplastici la cui viscosità diminuisce all'aumentare della velocità dello sforzo, se n è maggiore di 1 il fluido è dilatante. Conoscere le caratteristiche reologiche è importante nei processi di omogeneizzazione delle dimensioni. Fluidi viscoelastici, impasti di farina e acqua, hanno un comportamento viscoso ed elastico, difficili da gestire. I fluidi tempo dipendenti sono quelli che cambiando la durata dello sforzo o sottoponendoli a sforzi successivi cambiano le proprie caratteristiche: Per calcolare quanto tempo il fluido giace in moto laminare in una tubatura, si considera che la velocità media sia la metà della velocità massima. Se c’è un moto turbolento, considero la velocità massima 1,22 volte la velocità media. Tutto dipende dal fluido, dalle dimensioni della tubatura, dalle caratteristiche reologiche. RIDUZIONE DI DIMENSIONI Quali sono gli effetti della riduzione delle dimensioni sugli alimenti? Si rischia di aumentare le reazioni enzimatiche, oltre che quelle ossidative. L'ossidazione, reazioni enzimatiche e microbiche vengono accelerate perché sono liberati molteplici enzimi. Come vengono effettuate le operazioni di riduzione delle dimensioni? Innanzitutto, bisogna considerare le caratteristiche di ogni prodotto perché non esiste una macchina universale per tutti gli alimenti. La scelta del tipo di macchina dipende, oltre che dalla tipologia di riduzione delle dimensioni, anche dalle caratteristiche del prodotto trattato: dalla fragilità/elasticità, dalla rigidità/flessibilità, dalla durezza (abrasività) che può essere un limite, dalla temperatura di rammollimento o fusione, dalla struttura (ciò che è fibroso ha un comportamento reologico totalmente differente da ciò che è cristallino), dal peso specifico (diventa importante quando la macchina ha organi di movimento che si muovono molto velocemente), dal contenuto di acqua libera, dalla omogeneità delle dimensioni iniziali, dalla purezza. I solidi fibrosi devono per forza essere tagliati perché la fibra è molto duttile, deformabile e dura, bisogna usare forze di taglio attraverso lame (lame=manutenzione). Oltre che affettatura o calettatura, si può anche fare la triturazione (mulini a pettine o a martelli) e la polpatura (vagli forati in cui viene forzato il prodotto con corpi prementi). La temperatura diventa fondamentale: nel taglio dei solidi fibrosi, deve essere il più bassa possibile senza formare il ghiaccio che oltre a rovinare il prodotto rende inutilizzabile le lame. Inoltre, al taglio è associata anche la problematica della contaminazione microbica: le superfici devono essere sanificate ogni tot di ore. Le lame devono essere fatte in un certo modo: vanno brevettate per la forma, il profilo perché con certi profili funzionano meglio che con altri. In alcuni casi, si è costretti a inserire qualcosa che faccia da rivestimento antiaderente che permette lo scorrimento della lama senza avere troppo attrito, è il caso di prodotti che non hanno molta acqua e grasso. Lame migliori sono quelle in acciaio e ceramica, tagliano di più in assoluto, il problema è che hanno non grandi possibilità di utilizzo, se si rompono non possono essere aggiustate. Esistono applicazioni di taglio ultrasonico, si tagliano i prodotti da forno molto morbidi perché se tagliati in altri modi verrebbero schiacciati, inoltre la lama non tocca mai il prodotto con tutti i vantaggi del caso (non si sporca). Ci sono anche dei tagli automatici: macchine a laser 3D orientano il prodotto in base alla sua conformazione e lo tagliano nel modo più adatto. La riduzione dei solidi fibrosi può avvenire con taglierini, fustellatrici ed è importante la velocità di applicazione dello sforzo: la velocità relativa di scontro tra il prodotto e le lame è fondamentale.
Esempi di emulsioni alimentari sono la maionese, la panna montata, burro, gelato, tutte però devono essere stabilizzate opportunamente con emulsionanti e apposite temperature di conservazione. Possono esserci emulsioni acqua in olio (burro) o olio in acqua, ci sono diversi livelli di dispersione e di rapporto acqua e olio. Le operazioni vengono fatte con pressioni diverse a seconda del prodotto che andrà a costituire l’emulsione. Più è alta la concentrazione di fase dispersa, più è difficile da stabilizzare per questo il mercato spinge verso i prodotti light. Omogeneizzazione ed emulsionamento sono spesso usati come sinonimi ma non sono esattamente la stessa cosa, l’omogeneizzazione è la riduzione di dimensioni di liquidi o solidi contenuti nella fase liquida disperdente, fino a dimensioni tali da avere una sufficiente stabilità (per la viscosità della fase disperdente e/o la dimensione colloidale: 0,5- 3 m della fase dispersa), è la fase critica dell’operazione di emulsionamento. L’emulsiona mento è l’interdispersione intima di due o più liquidi non solubili o poco solubili tra loro, dei quali uno costituisce la fase continua (disperdente o esterna) e l’altro o gli altri la fase discontinua (dispera o interna), sotto forma di gocce, globuli o cristalli liquidi di dimensioni colloidali, in presenza di sostanze tensioattive (emulsionanti) che ne impediscono la coalescenza. Un’emulsione è termodinamicamente instabile, ci sarà sempre un’instabilità per quanto può sembrare stabile. Omogeneizzazione del latte: il latte è già un’emulsione, si ha una diffrazione della luce che lo fa sembrare bianco. Il latte è già un’emulsione che viene ulteriormente omogeneizzato infatti prima di subire questo trattamento, i globuli di grasso hanno già dimensioni di 3 micron, è un’emulsione che viene ancora emulsionata. Per tale motivo si parla di doppia emulsione, non è stabile in tempi lunghi. Una riduzione di dimensioni così drastica può essere fatta perché il latte è molto poco viscoso. Nessuna emulsione è stabile, ci sono molteplici meccanismi di decadimento:
- Creaming: separazione per effetto della densità, ciò che è più leggero tende a risalire.
- Flocculazione: si vengono a formare dei grappoli, le goccioline si attraggono elettrostaticamente formano dei grappoli che non si uniscono ulteriormente.
- Coalescenza: la fase dispersa tende a unirsi.
- Maturazione di Ostwald: il numero delle goccioline di fase dispersa mediamente rimane lo stesso ma le dimensioni aumentano.
- Inversione di fase: avviene volutamente, per azione meccanica, come nella burrificazione, o per azione chimica: ad esempio modificando con il pH il rapporto idrofilia-lipofilia dell’emulsionante presente. É un fenomeno irreversibile. I meccanismi di decadimento vanno poi ad agire in maniera concatenata. La legge di Stokes afferma che la velocità di separazione delle fasi è uguale a: Si nota che gioca un ruolo fondamentale il diametro delle particelle della fase dispersa, al denumeratore è presente la viscosità della fase disperdente, un parametro su cui è possibile intervenire, la si può aumentare con opportuni addensanti e gelificanti rendendo più stabile l’emulsione. Non si deve però esagerare, una viscosità troppo elevata può essere un problema in fase di trasformazione. Il motivo per cui il latte è poco stabile è la viscosità troppo bassa, per cui per stabilizzarlo si va a ridurre il valore d. Esistono molti tipi di emulsionanti che si caratterizzano per il valore di HLB , un parametro che descrive il bilanciamento tra la sua affinità con l’acqua e quella col grasso, un valore HLB basso è adatto per fare emulsioni acqua in olio e viceversa uno ad alto HLB va bene per emulsioni olio in acqua. Una delle tendenze attuali è sostituire la lecitina di soia, si tende a sostituirla perché deriva dalla soia che è un allergene, può
essere OGM, molte aziende stanno sperimentando la lecitina derivata dai girasoli che ha un colore e una composizione chimica leggermente diversa. Esempi di emulsioni di carne sono i wurstel e la mortadella, le dimensioni delle particelle solide sono molto piccole, si fa una macinazione molto spinta con il ghiaccio, quando si fa insaccato si ha un liquido viscoso poi la fase secondaria di cottura gioca bene con la legge di Stokes perché con la cottura il prodotto diventa un solido a viscosità infinita, un prodotto molto stabile. Si parla comunque di pseudo-emulsioni, perché la fase dispersa è costituita anche da solidi (oltre al grasso vi sono le fibre muscolari) e, comunque, ha dimensioni molto maggiori di quelle colloidali. La fase continua è una dispersione colloidale di gelatina (sol) in una soluzione acquosa di sali e proteine. Con la cottura, si trasforma in un gel ad elevata consistenza che stabilizza i particolati dispersi al suo interno (un eccesso di cottura comporta sineresi della gelatina). La stabilità del sistema prima e dopo la cottura è determinata anzitutto dalle proteine e dalla loro capacità di ritenzione dell’acqua e del grasso che, a sua volta, dipende dal pH e da altri componenti aggiunti (quali i polifosfati). Il gelato è un’emulsione alimentare che vede nella formulazione base principalmente latte, zuccheri, emulsionanti e stabilizzanti (idrocolloidi) , nella preparazione si congela in modo rapido e dinamico, inglobando aria che determina la bontà del prodotto. Come si fanno le emulsioni? Si hanno tre strade diverse, due delle quali vengono effettivamente impiegate ma la terza dei sistemi a bassissima energia non è ancora applicata. Si possono usare sistemi ad alta energia (onogeneizzatori) che hanno tantissima energia in gioco che va a finire in sforzo di taglio o a bassa energia (emulsionatori), ognuno di essi va a definire diverse dimensioni delle goccioline di fase dispersa. Ad esempio i dispositivi rotanti ad alta energia non permettono di avere grandi riduzioni perchè le dimensioni finali sono ancora elevate (100 micron), mentre gli omogeneizzatori ad alta pressione permettono di avere dimensioni finali molto molto più piccole. L’energia in gioco impiegata da questi macchinari è energia di pompaggio del liquido o energia di movimento degli organi rotanti. Negli omogeneizzatori ad alta pressione, si pone il liquido in una condotta dove si ha una strozzatura con un tappo che chiude il passaggio ed ha una molla che si apre quando la pressione raggiunge un certo valore. Passando attraverso l’apertura, si vengono a creare sforzi di taglio, l’effetto che si ha è quello della cavitazione che avviene quando si hanno microebollizioni locali, si raggiungono localmente temperature di 800*C. Ciò avviene perchè a valle della valvola di omogeneizzazione si ha una grande caduta di pressione, questi sistemi funzionano bene per liquidi poco viscosi (latte). Il limite di queste macchine è la sanificazione e il lavaggio, operazioni complicate da eseguire. Siccome le pressioni in gioco sono molto elevate, i sistemi di tenuta sono in ceramica, un materiale con forte resistenza meccanica. Ogni prodotto ha la sua pressione di omogeneizzazione. Altri sistemi ad alta energia sono quelli con organi rotanti che si incrociano creando uno sforzo di taglio che emulsiona il sistema, vengono alimentati al centro e il prodotto esce senza utilizzare pompe. Ci sono anche i sistemi ad alta energia che sfruttano gli ultrasuoni, le lance all’interno vibrano ed emettono ultrasuoni, regolando bene la velocità con cui vengono colpite le lance e regolando le lance stesse (lunghezza e spessore), si possono ottenere sistemi che generano gli ultrasuoni. Tra i sistemi a bassa energia si hanno miscelatori statici (sistemi che emulsionano il liquido per effetto meccanico) e membrane microporose con il limite di avere dimensioni più o meno grandi delle particelle finali. Infine si può fare riferimento ai sistemi di emulsionamento a bassissima energia come quello dell’autoemulsionamento: ciò è dovuto a una particolare molecola ovvero il trans-etanolo che è solubile in alcol etilico ma quasi insolubile in acqua, ciò nelle bevande alcoliche fa sì che diluendo con acqua si abbia la formazione, istantanea e senza fornire energia meccanica o termica, di opalescenza data da goccioline oleose di dimensione colloidale (prossima alla lunghezza d’onda della luce) disperse nella fase acquosa. Aggiungendo alcool, la bevanda torna trasparente. L’aspetto particolarmente interessante è che la microemulsione è alquanto stabile, nonostante l’assenza di sostanze con effetto tensioattivo o disperdente. In
- SO2e solfiti(c.s.)
- natamicina(trattamento superficiale formaggi e salumi stagionati)
- nitriti e nitrati, inibiscono le spore di Clostridium botulinum però solo nei prodotti di origine animale.
- nisina (budini, formaggi, mascarpone)
- etanolo (prodotti da forno affettati) Molte sostanze naturali (contenute in ingredienti) hanno effetto antimicrobico: nell’albume è contenuto il lisozima (che idrolizza il polisaccaride nella parete cellulare dei batteri). Le spezie ed erbe aromatiche contengono antimicrobici (difficilmente separabili dai principi aromatici). L’esclusione meccanica permette di eliminare le spore batteriche dai prodotti alimentari, l’applicazione più conosciuta è la microfiltrazione del latte alimentare messa in atto a partire dal 2002. La microfiltrazione è fatta attraverso microsetti in ceramica, gli impianti lavorano a 2-3 bar di pressione e permettono il passaggio di parte del grasso (prima si fa la microfiltrazione del latte scremato, non intero, poi si aggiunge la panna a seconda della categoria commerciale), vitamine ma non dei batteri. Il latte viene poi pastorizzato dopo la microfiltrazione, ottengo un latte pastorizzato con shelf life estesa senza cambiamenti sul sapore. Un’altra applicazione di esclusione meccanica è la bactofugazione che sfrutta il fatto che le spore batteriche abbiano una densità molto diversa dalla fase acquosa, per cui si può andare a fare il trattamento solo sul bactofugato, ovvero sulle spore e poi si unisce di nuovo il tutto andando a minimizzare le conseguenze organolettiche finali. Il limite di queste tecniche è che sono applicabili solo ad alimenti liquidi a bassa viscosità privi di particolati, ovvero per il trattamento della sola fase liquida di alimenti plurifasici. Quando invece si parla di sterilizzazione biochimica , si fa riferimento soprattutto alla fermentazione lattica che non solo non fa crescere microorganismi patogeni ma ne permette anche l’inattivazione. L’ inibizione fisica utilizza la temperatura, soprattutto la refrigerazione: in un prodotto refrigerato che è stabile grazie alla bassa temperatura, anche mezzo grado può fare la differenza, è necessario mantenere la catena del freddo costantemente alle stesse temperature. Può anche utilizzare la compartimentazione. Si può usare anche l’alta temperatura che mantiene il prodotto al di sopra dei 65°C non permettendo la crescita dei microorganismi. Esiste anche l’inibizione chimico-fisica che sfrutta abbassamenti di attività dell’acqua tenendo conto che è un parametro instabile, fortemente soggetto a variazioni per scambio con l’ambiente o nello stesso prodotto dove può cambiare localmente con facilità. L’inibizione chimica usa il pH, è un sistema molto stabile perchè non si modifica a meno che non venga aggiunta una base, il valore di pH discriminante è 4.6, se i prodotti hanno un valore superiore devono essere ulteriormente trattati per inibire la crescita di Botulinum. Si usa una atmosfera modificata ma è molto difficile da controllare perchè tutti i materiali nel lungo periodo sono permeabili. La stabilizzazione microbiologica attraverso atmosfera modificata è ottenibile solo con l’abbinamento ad altre condizioni di inibizione (refrigerazione, acidificazione, bassa aw, antimicrobici). Uno dei prodotti in cui si possono utilizzare contemporaneamente tutti questi fattori di inibizione è il pesto alla genovese i cui ingredienti sono formaggio, basilico, olio, sale, ha un pH superiore a 4.6, un aw maggiore di 0.93. La strada più semplice è acidificare con acido lattico anche se cambia il sapore del prodotto (e pastorizzo), la seconda opportunità è aggiungere sale abbassando l’attività dell’acqua (il botulino è completamente bloccato con il 5% del sale) oppure si può realizzare il pesto pastorizzato refrigerato. In alternativa si può combinare l’acidificazione con l’aggiunta di sale: metto sia il sale sia l’acido lattico, limitando le ripercussioni sul sapore finale, esistono combinazioni di aw e pH che permettono di avere un prodotto stabile. L’inibizione per attività biochimica si ha quando i metaboliti dei microrganismi per competizione o per effetto battericida rallentano lo sviluppo di altri microorganismi, si parla di colture microbiche bioprotettive. L’obiettivo finale è impiegare tecnologie ad ostacoli , ovvero più tecniche contemporaneamente evitando un trattamento termico, si impiegano tanti parametri che tutti insieme danno la stabilità.
Le tecniche miste vengono particolarmente impiegate perchè perchè garantiscono la sicurezza microbiologica, una shelf life estesa, una certa comodità di impiego e la “naturalezza” ovvero i prodotti sono crudi, non hanno subito un trattamento termico. TRATTAMENTI TERMICI DI INATTIVAZIONE MICROBICA Negli USA, dove è stata sviluppata la termobatteriologia che costituisce la base scientifica della sterilizzazione termica, è definito alimento “inscatolato”(canned food) quello confezionato in contenitore ermetico e sottoposto ad un trattamento capace di impartire ad esso la sterilità commerciale (commercial sterility), ovvero di renderlo privo di microrganismi vitali (compresi quelli pericolosi per la salute) capaci di accrescersi nel prodotto stesso alle normali temperature ambiente. Tra i prodotti inscatolati, si distinguono poi quelli a bassa acidità (LACF – low acid canned food) da quelli acidificati (AF - acidified canned food) e da quelli naturalmente acidi (acid canned food). Nella pastorizzazione, si lavora a temperature al di sotto dei 100°C e si distruggono solo le forme vegetative; se il prodotto ha alta acidità e basso aw può essere conservato a temperatura ambiente purchè il contenitore sia ermetico. Nella sterilizzazione si lavora a temperature superiori ai 100°C distruggendo anche le spore sia di patogeni sia di alterativi, si ottiene sempre un prodotto caratterizzato da sterilità commerciale conservabile a temperatura ambiente. La scelta tra questi due trattamenti influisce sulle caratteristiche organolettiche finali considerando le esigenze del consumatore finale. Bisogna risanare non solo il prodotto ma anche il contenitore, anch’esso fonte di microorganismi, possono essere trattati insieme o sepratamente. Qualsiasi procedimento di trattamento termico per la trasformazione di un prodotto non trasformato o per la trasformazione ulteriore di un prodotto trasformato deve: a) riguardare ogni parte del prodotto sottoposto al trattamento a una determinata temperatura per un determinato periodo di tempo; b) impedire che il prodotto subisca contaminazioni nel corso del processo (soprattutto in fase di raffreddamento). Nei prodotti acidificati, il pH di equilibrio DOPO il trattamento termico deve essere inferiore a 4.6. I trattamenti termici hanno come effetto voluto la distruzione di forme microbiche patogene e/o alterative, come effetto positivo l’inattivazione enzimatica irreversibile e come effetto negativo quei danni termici nutrizionali e sensoriali, sopratutto per i prodotti molto viscosi che avranno zone più trattate e altre meno. Bisogna impiegarli nella misura corretta. Il processo di sterilizzazione deve essere di volta in volta proporzionato alle reali esigenze di distruzione microbica e correttamente gestito per garantire sistematicamente l’applicazione dell’effetto sterilizzante necessario (efficacia), l’applicazione dell’eventuale effetto cottura necessario (efficacia). la minimizzazione dell’effetto cottura indesiderato (efficienza) Bisogna progettare un trattamento termico, validarlo, controllarlo e verificarlo. Come decidere le caratteristiche del trattamento termico e progettarlo? Esistono 8 punti cardine da seguire per mettere a punto la progettazione scientifica di un trattamento termico per il prodotto alimentare.
1. Individuare quali forme microbiche è necessario distruggere: bisogna conoscere le caratteristiche
chimico-fisiche del prodotto e garantirne la costanza. Esistono piani diversi per eliminare i patogeni che devono essere uccisi per legge ed alterativi per i quali è l’azienda a fare una selezione di quali eliminare e in che quantità. Se il prodotto non sta nelle normali condizioni, bisogna considerare anche la distruzione
finale completamente sterile perciò si deve già pensare alla probabilità di non sterilità. Bisogna programmare una probabilità di sopravvivenza accettabile: si parte da una popolazione N 0 ad es. 10^4 , se faccio 10 riduzioni decimali, si ottiene una popolazione pari a 10-^6 il che vuol dire la possibità di avere 1 ufc ogni 10^6 grammi. Si parla di probabilità di sopravvivenza, non di concentrazione. I criteri che sono alla base della scelta del numero di riduzioni da fare sono legati al consumatore (un prodotto trattato termicamente per la prima infanzia deve avere una probabilità di sopravvivenza molto più bassa) o si considera la tutela commerciale del cliente ovvero la shelf life: una shelf life molto lunga, implica una probabilità di sopravvivenza minore. Per i patogeni, esistono un numero di riduzioni decimali indicate ovvero 12. Con le riduzioni decimali, bisogna conoscere la concentrazione inziale N 0 che è molto variabile perciò è difficile stabilire la contaminazione quindi si va a cercare dei dati di concentrazione riportati dei microorganismi sulle materie prime. Ad esempio si dice che la contaminazione iniziale di Botulinum è pari a 10-^2. 12 riduzioni decimali di Botulinum equivalgono a 3 minuti a 121.1°C (moltiplico il numero di riduzioni decimali per il valore di D alla temperatura 121.1°C), la probabilità di sopravvivenza dipende anche dalle dimensioni del contenitore: parto da 10-^2 , arrivo a 10-^14 , si ha la probabilità di avere una spora ogni 10^14 grammi, se una confezione è da 1kg, la probabilità è di 1 ogni 10^11 scatole. Per gli alterativi, è ancora difficile capire la loro concentrazione iniziale: mediamente per le loro forme vegetative si parla di 10^4 , per le spore di 10-^2. La probabilità finale di sopravvivenza accettabile dipende anche dalla probabilità di non ermeticità del contenitore e dalla concentrazione minima per avere accrescimento. Ad esempio, si possono considerare le conserve di pesce come il tonno in scatola: è un prodotto non acido e sottolio (alta termoresistenza), per avere una probabilità finale di sopravvivenza accettabile dell’alterativo C. thermosaccharolyticum sono necessari 16 minuti a 121.1°C nel punto che si scalda più lentamente. L’approccio di sicurezza si basa sulla individuazione del caso più sfortunato e modellare su di esso il trattamento termico.
- Individuare l’effetto sterilizzante sufficiente: l’effetto sterilizzante è dato dalla moltiplicazione del numero di riduzioni decimali che si vogliono effettuare per il valore di D ad una certa temperatura, quando la temperatura è 121.1°C e z è 10, si parla di F0. Significa fare un trattamento dalla durata di tot minuti finali a quella temperatura per cui si è preso D. Il valore F si definisce effetto sterilizzante equivalente : un qualsiasi trattamento termico che mi dia un certo valore di F equivale a un trattamento a quella temperatura costante per il tempo ottenuto. Per il botulinum, si deve collocare il prodotto per 3 minuti a 121.1°C, nella vita reale però non si riesce istantaneamente a portare a temperatura un prodotto perciò si hanno momenti di riscaldamento, mantenimento e raffreddamento andando a calcolare i contributi di tutti queste fasi. Si trasforma il trattamento termico reale in un trattamento termico equivalente a temperatura costante. Bisogna sempre però rispettare la temperatura minima letale. Se si considerano più microorganismi contemporaneamente, prevale quello che a parità di riduzioni decimali, richiede più tempo. Si considerano 3 diversi microorganismi: Listeria con z di 5°C, Staphylococcus aureus con z di 10°C e Yersinia con z di 5°C, sono 3 diversi patogeni con diverse resistenze e diversi z. Ciò vuol dire che le loro rette hanno pendenze diverse. Queste
rette sono dette iso-F: tutti i punti che stanno sulle rette, danno 6 riduzioni decimali, quelli al di sopra danno più di 6 riduzioni decimali, quelli al di sotto ne danno di meno. Avere z diversi significa che le rette si incrociano.
- Conoscere la variabilità dei parametri critici ai fini dello scambio termico: in funzione del tipo di processo applicato, possono risultare critici per il trattamento termico del prodotto i parametri relativi a:
- Formulazione (qualitativa e quantitativa) : ingredienti, addensanti, additivi, rapporto solido-liquido (questo si riscalda più velocemente), sale, zucchero.
- Pre-trattamenti: grado di precottura e preconcentrazione,
- Condizioni iniziali: condizioni di disaereazione e temperatura. Per ciascun parametro critico, individuare la variabilità e la condizione che risulta meno favorevole allo scambio termico (the worst case). N.B. Tutti i parametri critici devono essere sotto controllo statistico e la loro variabilità naturale dipende dalla precisione e dalla sensibilità degli strumenti di controllo impiegati.
- Individuare le condizioni di processo capaci di impartire l’effetto sterilizzante sufficiente nelle condizioni operative più sfavorevoli: si effettuano prove pratiche di sterilizzazione, variando di volta in volta i parametri di processo applicati, nelle condizioni più sfavorevoli di: - formulazione
- pre-trattamento
- Inizio processo
- processo. Per ciascuna prova di sterilizzazione, si rileve la “storia termica” del prodotto, misurando l’evoluzione nel tempo della temperatura nella porzione termicamente sfavorita e si calcola l’effetto sterilizzante corrispondente, così da trovare i parametri di processo che forniscono l’effetto sterilizzante voluto. Si trasforma la storia termica in letalità. Quando il trattamento è istantaneo, non ci sono problemi perchè istantaneamente raggiungo la temperatura, la mantengo e poi istantaneamente raffreddo ma nella vita reale non funziona così perchè c’è sempre una temperatura iniziale che sale e poi faccio raffreddare. E’ necessario calcolare l’integrale della letalità misurando l’area sottesa la curva che corrisponde a F0.
- Validare il processo: dopo aver definito il tempo sterilizzante minimo e le condizioni più sfortunate, si devono valuatare tutti i calcoli. Bisogna valutare in base a un certo microorganismo e in più se ho una probabilità di sopravvivenza bassa, bisogna effettuare molte analisi. E’ difficile da fare, si usano dei pack test ovvero prove pratiche di sterilizzazione: bustine contenenti microorganismi a una certa concentrazione, a fine trattamento si va a vedere se sono stati abbattuti del numero di riduzioni decimali precedentemente stimate.
- Formalizzare il processo: si definiscono due processi programmati, ovvero quello ideale e quello di recupero da mettere in atto se qualcosa va storto (ritrattare il prodotto con conseguenze negative sulla qualità). Quando un trattamento termico è già esistente, posso migliorarlo e ottimizzarlo con l’obiettivo di migliorare il prodotto dal punto di vista nutrizionale e sensoriale oppure di diminuire i costi di produzione. Esistono diverse strade per ottimizzare un processo termico:
- Ridurre la variabilità degli effetti inibitori che incidono direttamente sulla qualità e sui microrganismi: è importante la possibilità di variazione del pH e dell’attività dell’acqua perchè ciò significa ridurre i margini del trattamento termico. Meno variano, meno varia il valore di effetto sterilizzante necessario. Se
sistemi tendono all’equilibrio e arriveranno ad una stessa temperatura media più o meno velocemente. Il calore specifico è la quantità di energia necessaria ad aumentare di 1°C una quantità pari a 1kg di prodotto, più è alta tale grandezza più è difficile scaldare qualcosa. Il calore specifico del ghiaccio è metà dell’acqua quindi è più facile scaldare il primo rispetto alla seconda. Nell’irraggiamento, la quantità di calore emessa dipende dalla quarta potenza della sua temperatura. Esistono due tipi di calore: il calore latente e il calore sensibile, il primo è quel tipo di calore che non fa manifestare cambiamenti di temperatura, fenomeni che si registrano con il secondo. Spesso il calore latente è molto grande. Lo scambio di calore può essere diretto quando si ha il contatto o indiretto quando qualcosa è interposto) STERILIZZAZIONE E PASTORIZZAZIONE POST- CONFEZIONAMENTO I trattamenti termici post confezionamento sono i più semplici e con origini antiche ma è ancora molto diffuso. Il trattamento post confezionamento ha 4 passaggi: riempimento del contenitore (a caldo, perchè il prodotto è meno viscoso, fa sì che vi sia meno aria nello spazio di testa), chiusura ermetica, riscaldamento dentro e del contenitore e raffreddamento. Bisogna considerare quali sono i parametri che influenzano lo scambio termico, prendere come riferimento il caso peggiore e basare il trattamento su di esso. I contenitori autoclavabili sono di diverso tipo: vaschette, sacchetti, scatolette, tetra recart. Si deve individuare il punto che si riscalda più lentamente, può essere il baricentro del sistema se è un cilindro ma se il barattolo ha un’altra forma, la questione è più complicata. Il caso più sfortunato è quello in cui si realizza la convezione naturale (modalità di scambio termico in cui gli strati più superficiali si scaldano prima, il caldo va verso l’alto e butta giù il freddo, si ha anche movimento di materia), non è facile capire qual è il punto più freddo perche dipende dall’intensità dei moti convettivi, dalla viscosità, dalla temperatura negli strati superficiali. Per fortuna, i prodotti che vengono trattati post confezionamento e che possono fare convezione naturale sono pochi. La regola tecnica è che quando c’è convezione naturale il punto termicamente sfavorito è circa a 1/3 dell’altezza del barattolo. In convezione meccanica, la questione si complica ma agitando il prodotto il riscaldamento è molto più uniforme e si hanno differenze minime tra le varie zone. Nei barattoli poi si può fare la rotazione assiale che permette di far rotolare il barattolo, fa mescolare il prodotto e migliora l’uniformità del trattamento. In alcuni prodotti la convezione meccanica in fase di raffreddamento è fondamentale per evitare che nel contenitore si formino strati secchi e duri, si fa solo sulle scatolette di carta stagnata. La convezione naturale e meccanica si realizza solo nei prodotti liquidi a bassa viscosità, con eventuali particolati non impaccati e con presenza di spazio in testa; il meccanismo conduttivo è proprio di tutti gli altri beni solidi e ad alta viscosità. Gli alimenti in realtà vedono la realizzazione di meccanismi non omogenei perchè possono presentare parti solide e liquide insieme che si riscaldano con due meccanismi diversi di scambio termico. Il rapporto solido-liquido è importante e non è facile da garantire sempre uguale. Il meccanismo può poi cambiare nel tempo (ad es. addensanti viscosizzano, rallentano la velocità di riscaldamento). Gli alimenti conduttivi sono quelli in cui si realizza il meccanismo di conduzione, quando si ha a che fare con un solido, lo scambio termico ha come parametro critico le dimensioni del barattolo. Lo stesso prodotto in contenitori diversi avrà lo stesso effetto sterilizzante ma i tempi di trattamento saranno diversi a seconda delle dimensioni dei barattoli. Il tutto dipende da un parametro , ovvero diffusività
termica, che comprende tutte le caratteristiche termiche del prodotto (capacità termica, calore specifico, densità). Una fase importante del trattamento post confezionamento è il raffreddamento : è una fase critica per la sicurezza microbiologica perchè esso si fa con acqua o potabile o potabilizzata anche se il contenitore è ermetico, ad alte temperature può non esserci ermeticità assoluta a causa della dilatazione dei materiali. Un po’ di acqua di raffreddamento può quindi essere inglobata. In pratica l’acqua deve essere priva di microrganismi in grado di accrescersi nel prodotto specifico. Ciò perché il contenitore può essere soggetto a perdite temporanee di ermeticità per le sollecitazioni meccaniche conseguenti al passaggio dalla condizione di sovrapressione interna a quella di vuoto interno (in particolare per le scatole aggraffate ed i vasi di vetro con capsula) Normalmente si impiega acqua clorata Affinché la clorazione sia efficace anche nei confronti delle forme microbiche più resistenti alla sua azione (spore batteriche), è necessario che dopo l’aggiunta di ipoclorito sia garantito un tempo di contatto sufficiente (almeno 15 minuti a normale temperatura ambiente) e che all’utilizzo sia ancora presente cloro libero. Lo stesso discorso vale anche per le scatolette che non sono saldate ma tenute dal mastice, si ha solo il ripiegamento del coperchio nel prodotto realizzato con un mastice, medesimo discorso per i tubetti. La registrazione della temperatura è fondamentale ed applicata con delle termocoppie che funzionano come termometri meccanici, hanno all’interno due filamenti di due metalli diversi. Si usano misuratori di temperatura wireless, con la misura della temperatura si potrà calcolare l’effetto sterilizzante. Se il prodotto si scalda per conduzione, si misura la temperatura e l’effetto sterilizzante al centro geometrico del prodotto anche se quello in superficie sarà enormemente maggiore rispetto a quello minimo richiesto. Bisogna rilevare la curva di penetrazione del calore nel punto più sfortunato del prodotto. Organizzazione dei contenitori nei prodotti può essere un fattore critico per la penetrazione del calore, così come lo spazio in testa perchè l’aria in quiete funge da isolante rallentando il riscaldamento del prodotto, per gli imballaggi flessibili è necessario considerare le modifiche della loro forma dovute alla dilatazione dei gas e dei materiali. Come si fanno i trattamenti termici post-confezionamento? Esistono diversi impianti, la prima differenza da fare è tra impianti a pressione atmosferica (usando la fiamma diretta della salamoia) e quelli a pressione superiore ad essa. Se pastorizzo (al di sotto dei 100°C), si lavora senza sistemi pressurizzati, se sterilizzo e devo raggiungere elevate temperature usufruisco dei sistemi pressurizzati. Gli impianti pressurizzati possono utilizzare un approccio continuo (sterilizzatori idrostatici o a valvola) o discontinuo (statici o a cestone rotante) aventi il limite di poter fare solo un tot di barattoli all’ora. Il miglior mezzo di riscaldamento è il vapore saturo perchè scambia meglio, ha maggiore efficienza energetica, è il più uniforme, si usano anche acqua surriscaldata (acqua in pressione ed è liquida a t>100) e miscele aria-vapore sebbene non siano perfettamente miscibili. Il raffreddamento invece avviene con acqua potabile, clorata o potabilizzata, può avvenire per immersione o con spray. Con i barattoli di vetro, c’è una ulteriore complicanza nel raffreddamento: se è caldo e si getta sopra acqua fredda, il contenitore crepa perciò bisogna stare attenti soprattutto nella prima fase. Impianti pressurizzati discontinui sono gli autoclavi, verticali od orizzontali, sono delle grosse pentole a pressione, dei contenitori a tenuta di pressione con apposito coperchio, discontinui, hanno l’ingresso di vapore sul fondo perchè l’iniezione del vapore dal basso permette di buttare fuori l’aria, fa si che ci sia solo vapore e non sacche d’aria. L’ingresso dell’acqua di raffreddamento può essere sul fondo o meno. In tutte le autoclavi, c’è sempre un misuratore di temperatura e di pressione perchè c’è sempre un rapporto diretto tra esse. Quindi si riempie il barattolo, si chiude, si butta fuori l’aria, si chiude la valvola di tenuta e si riempie in pressione di vapore, finito il tempo di trattamento si inserisce acqua fredda e dopo un certo tempo si svuota e si tira fuori il prodotto trattato alla temperatura di 20°C circa. E’ importante sapere se il prodotto tirato fuori è stato effettivamente trattato: per quelli in vetro c’è un bottone di sicurezza, ma potrebbe formarsi del
Il confezionamento a caldo siccome si lavora a pressione atmosferica si applica a prodotti ad alta acidità (pH inferiore a 4.6). Il riscaldamento del prodotto in massa dà un vantaggio energetico (ed economico) non indifferente. Nel confezionamento a caldo, la temperatura elevata del prodotto è necessaria non tanto per il prodotto ma per sanificare il contenitore ed evitare che vi sia reinquinamento prima della chiusura. Le fasi del confezionamento a caldo sono molteplici:
- Pre-riscaldare il prodotto con un adatto (efficiente) scambiatore di calore, portandolo ad una temperatura alla quale tutte le forme microbiche da inattivare ricevano un adeguato numero di riduzioni decimali quasi istantaneamente (in un tempo di mantenimento dell’ordine di secondi). Un vincolo di questo sistema è la necessità di avere un contenitore preriscaldato (per evitare il crollo di quella del prodotto o la spaccatura del vetro).
- Dosare il prodotto a tale temperatura in un contenitore preriscaldato (oppure con bassa superficie specifica e prodotto non suscettibile di convezione naturale).
- Poi si chiude ermeticamente
- Si movimenta per fare in modo che il prodotto tocchi tutta la superficie e la sanifichi interamente e che non si abbiano zone di condensa (condensa=acqua pura, zone pericolose senza acidi e zuccheri).
- Altro limite del confezionamento a caldo è il fatto che il raffreddamento rappresenti una fase molto lunga e può divenire critica a seconda del prodotto e delle dimensioni del contenitore. Deve essere reso il più rapido possibile per limitare l’effetto cottura. La temperatura minima di riempimento è 85°C: porto il prodotto a 85°C, lo mantengo a questa temperatura, riempio e chiudo ermeticamente, non è semplice: devo sempre movimentare, non devo tenerla troppo. La prima applicazione con cui è nata la tecnica di hot filling è quella con i fusti di pomodoro che richiedeva molta manutenzione. L’applicazione classica è invece l’hot-filling delle bottiglie di pomodoro e bevande acidificate, si usano dei sistemi con alta capacità produttiva. Nelle bottiglie di plastica c’è il problema di riduzione del volume durante il raffreddamento e se si ritira troppo di volume la bottiglia rimane contratta. Per rimediare, esistono due strade, una è quella di usare bottiglie rinforzate dette panellate (no scelta migliore dal punto di vista ambientale), la seconda è di intervenire sulla macchina utilizzando nel riempimento l’azoto (gas inerte): si fa cadere una goccia di azoto liquido nella bottiglia, diventa gas, dà una leggera sovrapressione che compensa l’eventuale deformazione della bottiglia per il raffreddamento. Le bevande gassate non hanno questo problema perchè sono già gassate di loro. L’unico limite è la forma della bottiglia: devono avere il fondo a petali, fosse liscio si gonfierebbe e non starebbe in piedi. Altro discorso importante è l’ermeticità del contenitore: le bottiglie non hanno una guarnizione in mezzo e non è banale chiuderle ermeticamente perchè poi non possono essere stressate troppo. Altre applicazioni sono l’hot-filling del cheer-pack, renopack, elopack. Esiste un’applicazione intermedia tra hot filling e asettico: si fa un riempimento a caldo in zona ad alta igiene (unica differenza dall’hot-filling) e raffreddamento più rapido possibile.
PASTORIZZAZIONE E CONFEZIONAMENTO NON ASETTICO (caso a sè)
Sono confezionati in maniera non asettica, si accetta una carica microbica residua, non sono nè a caldo, nè a freddo, nè asettici. Non è una tecnica asettica, in quanto il prodotto non è protetto rispetto alla ricontaminazione microbiologica ambientale ed il contenitore non subisce un trattamento antimicrobico e/o non è protetto dal reinquinamento ambientale fino alla chiusura ermetica della confezione. Infatti, questi prodotti pastorizzati hanno una shelf life relativamente breve a temperature di refrigerazione. Si tratta prevalentemente di ovoprodotti che hanno però il problema della coagulazione e si deve lavorare a una temperatura precisa: l’albume non può superare i 58°C che non è sufficiente per distruggere i
microrganismi e che determina la formazione di alcuni grumi (dopo si fa un trattamento di omogeneizzazione). L’albume liottizzato si conserva a temperatura ambiente, deriva da un brevetto di Michel Liot, le uova prima di essere trasformate vengono fatte invecchiare per 48 ore durante le quali l’uovo viene degassato, l’albume arriva ad un pH di 9 che determina poca termoresistenza dei batteri, può essere pastorizzato più facilmente. Il trattamento dura 5 ore a una temperatura sub-letale. Ciò permette di avere l’albume liottizzato conservabile a temperatura ambiente e non coagulato. Non si può applicare questo trattamento al tuorlo perchè presenta valori di pH più bassi e ha maggiori percentuali di grasso (microorganismi più termoresistenti).
RISCALDAMENTO IN MASSA
Esistono due strade per il riscaldamento (e il raffreddamento): può essere indiretto e quindi si ha un materiale che si interpone tra il prodotto e il mezzo riscaldante, nel riscaldamento diretto il mezzo riscaldante va direttamente a miscelarsi col prodotto. Tra i due, quest’ultimo è molto più efficiente ma ha anche dei limiti: il vapore deve essere alimentare e l’acqua aggiunta deve poi essere eliminata. Riscaldamento indiretto: Il caso più semplice è quello del tubo-in-tubo, prodotto e mezzo riscaldante possono essere concorrenti o controcorrenti (più funzionante, il DT rimane lo stesso, lo shock termico è minore) a seconda che vadano nella stessa direzione o meno. C’è una parete fisica metallica tra i due fluidi. Unico problema è il dover prevenire che il mezzo riscaldante finisca nel prodotto perché i tubi hanno zone di contatto in cui potrebbero perdere, le guarnizioni hanno delle perdite. Per evitare ciò, il prodotto è sempre in sovrapressione rispetto al mezzo riscaldante. Si usa per prodotti poco o medio viscosi. Posso fare anche il trattamento di prodotti con pezzi, si ha solo il limite dimensionale. Per ovviare a problemi di ingombro, dopo un tratto rettilineo ci sono curve a 180°C la cui forma è importante per evitare che si creino differenze di pressione. Esistono casi di tubi dentro un mantello, più facile da gestire. Per i prodotti a bassa viscosità (latte) si usano scambiatori a piastre molto sottili e di acciaio, tra una e l’altra scorrono alternativamente mezzo riscaldante e prodotto e sempre tra una e l’altra ci sono le guarnizioni che sono il limite e il punto critico del macchinario. Per prodotti ad alta viscosità si usano scambiatori a superficie raschiata: ho un albero centrale in movimento e delle alette che raschiano spalmano il prodotto sulla superficie interna di un cilindro riscaldato imponendo una certa pressione, non ci sono problemi di viscosità ma i prodotti non possono avere particolati. Pastorizzazione dei prodotti solidi: è l’esempio della pasta fresca, si fa il trattamento termico sul prodotto nudo e singolo e poi un confezionamento in alta igiene in confezione flessibile (per questo non faccio il trattamento post-confezionamento). La pasta fresca deve essere pastorizzata per legge e questo si fa prima del confezionamento e con vapore, bagna il prodotto che deve essere poi disidratato e confezionato, non è un confezionamento asettico, rimane carica microbica residua infatti non è commercialmente sterile (si conserva a temperatura di refrigerazione). I prodotti solidi non possono essere trattati post confezionamento perché molto spesso gli imballaggi sono flessibili (si gonfierebbero) e si attaccherebbero l’uno all’altro. La fase più a rischio è quella post pastorizzazione quando il prodotto deve essere raffreddato, è quindi importante l’igiene della macchina e della zona fredda (prodotto nudo, non coperto da nulla, soggetto a ricontaminazione). È importante gestire le condense che potrebbero creare focolai microbici, nelle macchine la zona di raffreddamento ha sempre aria filtrata grazie ad un apposito filtro. Essendo prodotti solidi, bisogna raggiungere e mantenere una certa temperatura al suo interno. Essendo un riscaldamento diretto, tutta l’acqua che viene assorbita deve essere poi eliminata Riscaldamento diretto: il mezzo riscaldante (vapore) entra direttamente nel prodotto. Risulta essere più efficace. Si ha iniezione o infusione di vapore con conseguente rimozione di acqua, effettuato solitamente nel latte. Nel caso dell’ infusione il prodotto viene fatto cadere all’interno di una camera piena di vapore, da
