Appunti per il corso di Processi della tecnologia alimentare

Processi della tecnologia alimentare Unipg - prof. Giuseppe Perretti

Indice

0 Introduzione - Qualità e tecnologie 3

Parametri obbligatori: 3

Parametri volontari: 3

Classificazione dei prodotti alimentari dal punto di vista tecnologico 3

Tecnologie agroalimentari 4

Distruzione microrganismi 4

1 Cereali 5

Grano 5

Costituzione della cariosside 5

Composizione chimica della cariosside 5

Amido 6

Proteine 6

Caratteristiche nutrizionali degli alimenti a base di cereali 7

Alimenti derivati 7

Trasformazione 9

1.5 Varietà 11

Grano tenero (Triticum aestivum) 11

Grano duro (Triticum durum) 11

1.6 Qualità delle farine 11

Riso 12

Processi riso 12

Mais 13

Orzo 13

Avena 13

2 Pasta 13

Tipi di pasta 13

Filiera della pasta secca 14

Pasta fresca 15

3 Prodotti da forno 15

Il pane 16

4 I biscotti 18

Ingredienti 18

Processamento 18

1 Metodi di impasto 18

2 Tipi di biscotti 19

Processi della tecnologia alimentare - 1/36

3 Cottura 19

4 Raffreddamento 19

5 Confezionamento 19

5 Conserve alimentari 20

Processamento 21

Fasi 21

8 Pomodori 23

Generalità 23

Composizione 23

Caratteristiche 23

Prodotti 23

Trasformazione 24

Concentrati: 24

Pelati 25

Succo di pomodoro 25

Altri prodotti 26

9 Carne 27

Processamento 27

1 Macellazione 27

2 Conservazione 27

Qualità della carne 28

10 Prodotti carnei 29

Generalità 29

Classificazione 29

Salame 29

Ingredienti 29

Processo: 30

Mortadella 30

Processo 30

Prosciutto cotto 30

Processo 30

Prosciutto crudo 31

Processo 31

Inscatolati - Carne in gelatina 31

Processo 31

11 Pesce ed altri prodotti ittici 32

Generalità 32

14 Olio e grassi 34

Generalità 34

Olio d’oliva 34

Processamento 35

Raffinazione dell’olio lampante 35

Processi della tecnologia alimentare - 2/36

Oli di semi 35

Schema di lavorazione degli oli di semi 35

Modificazione oli 36

Margarina 36

0 Introduzione - qualità e tecnologie

Parametri obbligatori

• 1. Legale:
  • a. Rispetto della normativa (HACCP, rintracciabilità, allergeni, ecc.)
• 2. Economica:
  • a. Grado in cui un insieme di caratteristiche intrinseche soddisfa i requisiti ed esigenze
• 3. Sicurezza (food safety)
• 4. Parametri merceologici (organolettici, nutrizionali) [es. definizione di birra]

Parametri volontari

• 1. Tutela della tipicità (DOC, DOP, ecc.) e della tradizione (ASTG)
• 2. Tutela dell’ambiente (2092, ISO 14000)
• 3. Trasparenza del “modo di lavorare” (cd «certificazioni») (ISO 9000 – certificazione sistema di qualità; Certificazione di filiera, processo, prodotto; ISO 45000 - Sistemi di gestione per la salute e sicurezza sul lavoro; ISO 22000 - Sistemi di gestione per la sicurezza alimentare) … (es. BRC, IFS, …)
• 4. Marketing (immagine, pubblicità, fidelizzazione, marchi)
• 5. Servizio (packaging, piatti pronti, ecc.)
• 6. Esigenze materiali e immateriali (es: culturali)

Per un prodotto di qualità

• 1. Quality Function Deploiment - QFD (Analisi della qualità) (Rischi per la sicurezza, rischi per la qualità)
• 2. Process (Progettazione di un processo)
• 3. Critical Control Points (Operazioni)
• 4. Input (materie prime, altre risorse)
• 5. Output (prodotti finiti, sottoprodotti e scarti)
• 6. Verifiche (Implementazione): feedback dal consumatore, analisi dei documenti

Classificazione dei prodotti alimentari dal punto di vista tecnologico

• 1. Prodotti freschi: latte, carne, uova, pesce, frutta, verdura, acque minerali (ev. refrigerati)
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• 2. Conserve vegetali, carnee, ittiche appertizzate, fermentate, disidratate, surgelate, sott'olio, aceto, sale, zucchero
• 3. Ingredienti farine, olii, grassi animali, zucchero, malto, latte in polvere, proteine e derivati del latte, proteine e derivati dell'uovo (Da tecniche di preparazione applicate agli alimenti freschi ed eventuale conservazione)
• 4. Prodotti alimentari di prima trasformazione vino, formaggi, burro, succhi, caffè, the (Da tecniche di preparazione applicate agli alimenti freschi ed eventuale conservazione)
• 5. Prodotti alimentari di seconda trasformazione pane e prodotti da forno, dolciumi, pasta, piatti pronti, bevande analcooliche, liquori, aperitivi, distillati, alimenti dietetici, birra (Da formulazione di ingredienti, alimenti freschi e alimenti di prima trasformazione, eventualmente con tecniche di conservazione)

Tecnologie agroalimentari

Distruzione microrganismi

• 1. Con calore
  • a. La pastorizzazione mira a ridurre il numero di agenti patogeni vitali in modo che sia improbabile che causino malattie. Le spore non vengono distrutte. pH 4,6
  • b. La sterilizzazione mira a ridurre il numero di agenti patogeni virali e le loro spore, quindi è improbabile che causino malattie
• 2. Fisico (γ-rays, pressure, etc.)
• 3. Chimico (formaldehyde, etc.)

No

Operazioni di separazione

• 1. Separazione meccanica (forza fisiche – gravitazionali, centrifughe, cinetiche, compressione – applicate meccanicamente a componenti solide o ai fluide che compongono le matrici) (Setecciatura, Sedimentazione/Flottazione, Centrifugazione, Filtrazione-Microfiltrazione-Ultrafiltrazione-Osmosi inversa – operazioni di separazione meccanica-, Pressatura-spremitura-estrazione-meccanica-)
• 2. Cambiamenti dell’equilibrio fisico (raggiungere un nuovo equilibrio cambiando le condizioni fisiche – temperatura, pressione, - o aggiungendo una nuova fase. È necessario il ritorno alle condizioni iniziali) (Evaporazione/Crioconcentrazione – concentrazione o rimozione parziale dell’acqua-, Essiccamento/Liofilizzazione – rimozione dell’acqua “totale”-, Distillazione, Estrazione con solvente – chimica-)
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1 Cereali

Grano

Costituzione della cariosside

• 1. Involucri tre gruppi di strati:
  • a. Pericarpo: è l’involucro esterno del frutto ed è formato dall’epicarpo e da tre strati di cellule (intermedie, incrociate e tubolari);
  • b. Spermoderma: è un involucro che serve a proteggere il seme vero e proprio (tegumento);
  • c. Perisperma (o nucella, o strato ialino): separa l’ultimo strato dello spermoderma da quello delle cellule aleuroniche.
• 2. Endosperma: detto anche albume, o mandorla, è costituito da due parti:
  • a. Strato aleuronico: è lo strato più esterno, monostratificato, le cui cellule sono ricche di proteina, grassi, sostanze minerali, vitamine ed enzimi;
  • b. Endosperma amilifero: rappresenta l’80-85% del peso dell’intera cariosside ed è costituito da cellule poliedriche allungate nelle quali si trovano molti granuli di amido.
• 3. Embrione costituisce l’apparato germinativo del chicco e comprende:
  • a. Scutello;
  • b. Strutture embrionali (pluma e radichette).

Con riferimento ai prodotti di molitura, la cariosside può essere suddivisa in:

• 1. Crusca;
• 2. Endosperma (farina o semola);
• 3. Germe.

Morfologica

Cariossidi nude / Cariossidi vestite

Composizione chimica della cariosside

• 1. Acqua 8-18% dipende dal clima e dall’ambiente di coltivazione,
• 2. Zuccheri 72% di cui: 60-68% amido, 6,5% pentosani, 2-2,5% cellulosa, 1,5% zuccheri riducenti sono contenuti nell’endosperma.
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• 3. Proteine 7-18%, quattro frazioni proteiche: -albumine e globuline (solubili in soluzioni saline diluite); -prolamine (gliadina) e gluteline (glutenina) (solubili in solventi polari). Sono localizzate nell’endosperma,
• 4. Lipidi 1,5-2% (Gliceridi, fosfolipidi, steroli e tocoferoli) si trovano nel germe
• 5. Sali minerali 1,5-2%, prevalgono fosforo, potassio e magnesio, si trovano nella crusca e nelle cellule aleuroniche,
• 6. Vitamine in bassa percentuale, sono presenti più abbondantemente la tiamina, la riboflavina e la niacina, sono assenti le vitamine C e D. Sono localizzate negli strati esterni.
• 7. Enzimi in particolare la diastasi (costituita da α-amilasi e β-amilasi). Si trovano nell’embrione.

Nel dettaglio:

Amido

È il componente glucidico della cariosside di maggiore importanza da un punto di vista tecnologico. È responsabile dell’assorbimento di acqua in fase di impastamento; inoltre nel processo di panificazione viene idrolizzato dalle diastasi in maltosio e destrine, zuccheri fermentescibili, responsabili della lievitazione.

Idrolisi dell’amido

Le diastasi idrolizzano l’amido secondo il seguente meccanismo di azione:

• 1. Le α-amilasi promuovono liberano maltosio e destrine.
• 2. Le β-amilasi; il prodotto finale della loro azione è un grosso nucleo ramificato detto destrina limite.

Proteine

• 1. Citoplasmatiche (solubili in soluzioni saline):
  • a. Albumine (proteine enzimatiche, solubili in H₂O)
  • b. Globulina (solubili in soluzioni saline neutre, formano schiuma)
• 2. Di riserva (solubili in solventi polari, formano il glutine):
  • a. Prolamine (p. m. 25-100 kDa, solubili in alcol al 70%, estensibili, includono la gliadina) La gliadina presenta una struttura globulare, essendo responsabile di legami disolfurici intramolecolari che le conferiscono rigidità, determina la tenacità dell’impasto, oltre alla viscosità e l'adesività; la sua molecola risponde alle sollecitazioni esterne in maniera pressoché nulla, proprio perché irrigidita dai gruppi –S-S interni.
  • b. Gluteline (p. m. > 100 kDa, solubili in acidi e basi deboli, in detergenti, in agenti idrofobici con rottura dei legami idrogeno, poco estensibili, tenaci, elastiche, complessano i lipidi, includono la glutenina) La molecola della glutenina è ricca di gruppi tiolici e perciò assicura la quantità maggiore di legami intermolecolari che si stabiliscono con la gliadina durante la formazione del glutine; inoltre presentando una forma filamentosa è la principale responsabile dell’elasticità dell’impasto. Infatti, durante l’impastamento, per effetto di sollecitazioni esterne la molecola si apre srotolandosi, per poi tornare alla configurazione iniziale, cessati gli sforzi.
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Glutine: si forma durante l’impasto della farina con acqua. Con il mescolamento parte dell’acqua si lega all’amido e alle proteine, mentre la parte rimanente agisce come solvente per le sostanze solubili. L’idratazione della frazione proteica costituita dalla gliadina e dalla glutenina porta alla formazione del glutine.

Da un punto di vista analitico sono effettuate le seguenti determinazioni:

• Elasticità, calcolata facendo il rapporto tra i gruppi –SH e lo zolfo totale presente nella proteina (-SH/S): tanto maggiore è questo rapporto, tanto più elastica è la proteina;
• Tenacità, tanto maggiore, tanto più tenace è la proteina.

Caratteristiche nutrizionali degli alimenti a base di cereali

• Sono la base della piramide alimentare della dieta mediterranea. La produzione mondiale di frumento si avvicina attualmente ai 600 milioni di tonnellate e costituisce circa il 30% della produzione mondiale dei cereali;
• Il 58% delle calorie necessarie dovrebbero pervenire dai carboidrati (il 30% dai grassi e il 12% dalle proteine).
• Proteine carenti in alcuni amminoacidi essenziali (lisina, triptofano, treonina) ma fornite di altri (metionina e cisteina).
• Sono una potenziale fonte di fibra alimentare (30-35 g/giorno negli adulti).
• Lipidi presenti in % minima (1,5 – 2%) e localizzati nel germe (acido oleico e linoleico).
• Vitamine presenti soprattutto negli strati esterni della cariosside e nel germe (tiamina (B1) niacina, acido pantotenico, acido folico, biotina, tocoferoli.

Alimenti derivati

Di prima trasformazione Processi della tecnologia alimentare - 7/36

Di seconda trasformazione:

principali specie europee:

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Trasformazione

• 1. Pulitura ha lo scopo di separare la massa di cereale che andrà in macinazione da tutte le sostanze estranee come: polvere, sabbia, pietre, spaghi paglia e semi estranei, alterati o immaturi. La separazione solido-solido in questa fase è effettuata per setacciamento, per densità o con sistemi magnetici.
  • a. Alcune delle macchine utilizzate in questa fase sono:
    • i. Strofinatrice per la spellatura dei cereali, separazione del germe, barbe e della terra attaccata al chicco.
    • ii. Spietratore consente la separazione di corpi estranei presenti nel cereale come sassolini, frammenti di vetro ecc
    • iii. Tarara/Turbotatara per la separazione contemporanea di diverse impurità: polveri, paglia, legno e corpi con peso specifico inferiore a quello del prodotto.
    • iv. Vibroseparatore, che può essere utilizzato sia nel settore molitorio che negli impianti di stoccaggio di cereali per la separazione contemporanea del cereale da diverse impurità: polveri, paglia, legno, tutoli, vetro, metalli, sassi, ecc..
    • v. Svecciatoio, in cui il cereale viene separato dai semi di altre dimensioni come la veccia.
• 2. Condizionamento umidificazione della cariosside destinata alla macinazione (15-17,5%) a temperatura ambiente per 24-72 h. Si usa il bagnagrano che distribuisce acqua sulla superficie delle cariossidi.
• 3. Molitura o macinazione si realizzano sostanzialmente due operazioni:
  • a. Riduzione delle dimensioni; attraverso la macinazione si trasformano i cereali in sfarinati; Processi della tecnologia alimentare - 9/36

Frantumazione

• La farina viene ulteriormente sottoposta a macinazione per laminazione sempre più spinta allo scopo di ottenere i diversi tipi di farina (0,00..).
• Un maggior grado di riduzione corrisponde ad una maggiore facilità di lavorazione nelle fasi successive, es. impastamento nella panificazione.
• La macinazione a cilindri provvede alla produzione di farina mediante successivi passaggi del grano attraverso rulli metallici in rotazione. L'insieme dei meccanismi in cui operano i cilindri è detto laminatoio.
• Il laminatoio è, insieme al plansichter, la macchina fondamentale per la macinazione del grano. Si compone, essenzialmente, di una robusta incastellatura in ghisa entro la quale vengono montate due coppie di rulli di ghisa fusa in conchiglia, con superfici durissime, i cui assi poggiano su cuscinetti in bronzo oppure a rulli largamente dimensionati. Il grano da macinare e i prodotti intermedi vengono distribuiti dalla tramoggia di alimentazione in velo, su tutta la larghezza dei rulli, fra ai quali avviene la macinazione. Il prodotto macinato scende in una tramoggia di raccolta per poi passa alle altre lavorazione. Vi sono diversi tipi di laminatoi:
  • 1) Laminatoi di rottura, con rulli rigati. Quelle azioni combinate ottengono una separazione selettiva fra la crusca e l’endosperma. Dalla macinazione sulle rotture si ottengono semole grosse, semole medie, semolini e farina. La crusca, nei successivi passaggi di rottura, diventa sempre più povera di endosperma aderente.
  • 2) Laminatoi di svestimento. Hanno quasi sempre i rulli rigati e servono a “spogliare” la semola delle particelle cruscali ad essa aderenti. I laminatoi di svestimento vengono impiegati soprattutto nella macinazione di grano durum, mentre nei molini da grano tenero vanno scomparendo, perché sostituiti da rotture fini e dalle ultime rimacine grosse.
  • 3) Laminatoi di rimacina, con rulli quasi sempre lisci. Trasformano le semole pulite in farina oppure, come avviene nelle ultime rimacine, sottraggono al cruschello le ultime frazioni di farina ancora ad esso aderenti.

Setacciamento

Grazie al plansichter, allo scopo di separare la farina prodotta dalla macinazione dalle fasi cruscali. L’endosperma si frantume a polverizza facilmente, mentre le parti cruscali, meno fragili, tendono ad allargarsi in forma di scaglie. Con un moto oscillatorio continuo. A seconda del diagramma di macinazione impostato si ottiene la separazione del prodotto fino a sei livelli di granulometria.

Classificazione

La resa di macinazione viene detta tasso di abburattamento.

A seconda della quantità di proteine cambia la resa, maggiori proteine, maggiore resa.

Classificato in:

• 1. Farina tipo 00: farina derivata da bassa estrazione (abburattamento 70- 75%); proviene principalmente dalla parte centrale del chicco e si contraddistingue ad occhio nudo per la sua purezza e candore;
• 2. Farina tipo 0, tipo 1, tipo 2: farina ad alto tasso di estrazione (circa 80%), sarà meno chiara poiché contiene anche la farina proveniente dallo strato aleurnico;

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