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LE TEMPERATURE E I PROCESSI DEGLI ALIMENTI

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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LE TEMPERATURE E I PROCESSI DEGLI ALIMENTI

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Presentation Transcript

  1. 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”)

  2. L’uso di basse temperature: la refrigerazione ed il congelamentoMaster VAPRAQ Prof.ssa Paola Pittia ppittia@unite.it Facoltà di Agraria – Dipartimento di Scienze degli Alimenti Florianopolis (Brasile), luglio 2010

  3. 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

  4. 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

  5. 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)

  6. 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)

  7. Cause di alterazioni: velocità relativa/temperatura PSICROFILI MESOFILI TERMOFILI LIEVITI MUFFE 30 -40 -30 -20 -10 0 10 20 40 Temperatura (°C)

  8. Storia Preistoria : - Regioni artiche: mantenimento e conservazione animali cacciati a temperatura ambiente - neve conservata in grotte od anfratti anche durante la stagione calda

  9. 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

  10. 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)

  11. 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

  12. 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

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

  14. 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

  15. 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.

  16. 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

  17. Gajewski, 2007

  18. 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

  19. 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

  20. 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)

  21. La refrigerazione (basse T) + modificazione dell’atmosfera Gajewski, 2007

  22. La refrigerazione (basse T) + modificazione dell’atmosfera Kader, 2000

  23. Packaging methods for prolonging shelf life Vacuum Packing Modified atmospheric packaging Mechanical gas flushing and sealing with fish fillets

  24. Effect of packaging on the shelf life Huss 1995

  25. 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

  26. 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

  27. 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

  28. 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

  29. Contenuto d’acqua e T congelamento di alcuni alimenti

  30. Curva di congelamento: effetto velocità di raffreddamento

  31. Effetto della velocità di raffreddamento sulle cellule di tessuti vegetali: • Lento • veloce

  32. EFFETTI DELLE BASSE TEMPERATURE SUI PRINCIPALI COMPONENTI DEGLI ALIMENTI

  33. EFFETTI DELLE BASSE TEMPERATURE SUI PRINCIPALI COMPONENTI DEGLI ALIMENTI

  34. Riduzione % contenuto vitaminico in alcuni alimenti (stoccaggio: 12 mesi, -18°C)

  35. 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

  36. 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)

  37. Ritenzione clorofilla

  38. Shelf-life di carni (PSE, practical storage life) (mesi)

  39. Shelf-life di vegetali (HQL, High Quality Life) (mesi)

  40. 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

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