Processi di produzione degli alimenti

Introduzione :

Processi di Produzione di Alimenti e Bevande :

METODOLOGIE DI STUDIO

PROCESSO DI PRODUZIONE => la specifica sequenza di operazioni

unitarie messa in atto per trasformare in senso lato le materie prime in

prodotti finiti; ogni operazione unitaria raggruppa in forma organica

materiali, attività e controlli, accomunati dalla capacità di svolgere una

determinata funzione di conservazione o trasformazione delle materie

prime. Tale sequenza è rappresentabile graficamente mediante un

diagramma di flusso o “flow-sheet”.

Operazione Unitaria (OU) => unità tecnologica minima, indivisibile di un

processo. Attrezzature, materiali, azioni, progettazione e controlli….

La sua Funzione è :

-​ Conservazione

-​ Trasformazione

●​ Comprendere la vastità dei processi di produzione, la ricchezza di

esperienze e la complessità di un processo di produzione.

●​ Necessità di strumenti utili a comprendere la complessità del

panorama che abbiamo di fronte.

●​ Imparare un metodo, un approccio.

●​ Dal generale (voglio sapere di più) al particolare (non perdersi nel

dettaglio) con un ordine di priorità - Saper applicare i metodi

imparati.

I METODI PER LO STUDIO DEI PROCESSI : (sono 3)

A. La “Tabella sinottica Prodotto-Processo-Materia prima” Un quadro

➔

generale, che dà alcune info ma non ci basta

B. Il “Diagramma di Flusso” Si entra nel merito

➔

C. Analisi di Processo Il metodo più completo e informativo

➔

1) LA “TABELLA SINOTTICA PRODOTTO-PROCESSO-MATERIA PRIMA” :

Un processo può essere compreso e affrontato partendo da due soli

elementi indispensabili

1. Le materie prime alimentari : *

Sono i prodotti direttamente o indirettamente derivati delle attività

della produzione primaria (agricoltura, allevamento, pesca).

• Prodotti di origine animale : carne, pesce, latte, uova, miele.

• Prodotti di origine vegetale : frutta, ortaggi, legumi, cereali, semi

oleaginosi, piante saccarifere, piante tropicali, piante officinali

Ma sono anche i prodotti dell’industria chimica, biochimica

(microbiologia industriale) e alimentare, in genere ingredienti quali

additivi e coadiuvanti tecnologici.

*ingredienti

Un processo può essere compreso e affrontato partendo da due soli

elementi indispensabili :

1. Le materie prime alimentari

2. Una Operazione Unitaria (OU)

La Tabella sinottica permette di:

Capire gli elementi produttivi indispensabili individuando la

-​ materia prima e la classe di operazioni unitarie più critiche per la

realizzazione di un prodotto.

Capire la complessità del processo fornendo una base per

-​ «capire» il prodotto, ovvero l’importanza relativa delle materie

prime (funzione aziendale approvvigionamento) rispetto alle

attività di lavorazione delle materie prime (funzione aziendale

produzione) per la realizzazione del prodotto.

La tabella sinottica permette anche di :

-​ Presentare il comparto produttivo riferito ad una classe di materie

prime.

-​ Tabella sia completa per tutte le classi di materie prime idee di

➔

tutti i possibili prodotti.

-​ Capire il potenziale di una materia prima, in termini di

componenti da tradurre in prodotti.

-​ Capire l’essenza della materia prima, capire le sue funzioni.

-​ Di avere un’idea delle politiche aziendali di prodotto (approccio

verticale o orizzontale).

-​ Una visione del prodotto dinamica, flessibile, da personalizzare

La tabella sinottica si ferma qua, ad una fotografia: andranno poi

capite le tante cose da fare per ottenere il prodotto!

2) IL “DIAGRAMMA DI FLUSSO” :

Il secondo metodo per Studiare/Comprendere il processo è quello del

“Diagramma di flusso”.

Consiste di tre fasi :

1. Definizione del prodotto e del processo; punti di forza e di debolezza

del sistema prodotto-processo-materie prime.

2. Realizzazione del vero e proprio «Diagramma di Flusso».

3. Descrizione sintetica del diagramma di flusso : ruolo di materie prime

e OU, fattori produttivi più importanti.

1. La fase preliminare del metodo consiste in :

-​ Una definizione del prodotto e del processo (spesso in riferimento

alla legislazione), ricollegabile al precedente metodo della «Tabella

sinottica».

-​ Una indicazione dei punti di forza e di debolezza del relativo

sistema prodotto-processo-materie prime.

es.

2. Realizzazione del vero e proprio «Diagramma di Flusso» (in inglese

«Flowsheet») :

-​ Strumento di rappresentazione del processo che identifica la

sequenza temporale delle operazioni di diretta responsabilità

dell’azienda (completezza, formato standard). UNI ISO 9004-4.

es.

3. Si descrive in modo sintetico il diagramma di flusso in modo da

evidenziare :

-​ Il ruolo «funzionale» di tutte le materie prime e di tutte le OU,

nonché degli eventuali semilavorati e dei residui di lavorazione.

Applicare il concetto di OU fondamentale oppure

complementare/accessoria.

-​ I fattori produttivi potenzialmente più o meno importanti:

Saper identificare quelli sicuramente importanti ovvero materia

➢

prima e operazione unitaria indispensabili, come da Tabella sinottica

Prodotto-Processo-Materia prima.

Si continua con una riflessione su quelle che sono nel processo

➢

considerato le operazioni unitarie «realmente» fondamentali e quelle,

invece, «realmente» complementari/accessorie.

Si estende la precedente riflessione a tutte le materie prime.

➢

In alcuni processi, OU complementari diventano «fondamentali»,

svolgendo funzioni riconducibili a importanti fenomeni di

conservazione o trasformazione.

In altri casi, alcune OU fondamentali svolgono funzioni più ampie

rispetto a quelle consuete.

3) ANALISI (CRITICA) DI PROCESSO :

Fasi :

1. Conoscere il prodotto finito, cioè cosa si vuole ottenere dal processo.

2. Conoscere il processo, cioè come ottenere il prodotto finito stabilito.

3. Conoscere come tenere sotto controllo il processo, cioè come

verificare che tutto avvenga correttamente secondo il progetto stabilito.

Controllo : di tutte le operazioni unitarie che hanno + impatto sul

prodotto, essendo + importanti devono essere + controllate.

-​ Attenzione: non dimenticare la fase post-processing, ovvero dopo

il processo (una volta messo in commercio il prodotto in realtà ne

perdo il controllo), es. mantenere la catena del freddo durante la

sua conservazione.

In questo terzo metodo non compare mai la materia prima.

Azienda vincente => se capisce cosa vuole/richiede il mercato.

1.​ Capire il prodotto :

Serve per capire quale processo adottare.

Grazie al concetto di qualità si ha avuto questo ribaltamento di

ragionamento.

Qualità di un prodotto alimentare (Fitness for Use)

Fitness for use => idoneità all’uso, funzione del prodotto.

La Qualità diventa un concetto pratico (Norme ISO, volontarie).

La Qualità deve essere : oggettiva, misurabile, realizzabile, replicabile.

In riferimento ad un prodotto alimentare:

«La qualità è il livello quantitativo delle caratteristiche (specifiche o

standard) di un prodotto alimentare in grado di soddisfare le attese dei

suoi utilizzatori».

Riassumendo quindi la prima fase del terzo metodo (conoscere il

prodotto) :

Idoneità all’uso => capire qual è la sua funzione (soddisfare alcuni

-​ bisogni, quindi chiedersi se li soddisfa).

Qualità del prodotto => ovvero il grado con cui un insieme di

-​ caratteristiche soddisfa certi requisiti.

Le caratteristiche di Sicurezza e di Genuinità sono definite per legge.

Caratteristiche Nutrizionali, Edonistiche, Di servizio sono invece definite

da norme volontarie, o dalle aziende.

Caratteristiche di un prodotto alimentare : es.

Sensoriali =>

odori

Fisiche =>

aw

Puntualizzazioni sulla Qualità :

Selezionare delle caratteristiche sulle quali voglio puntare (devo

-​ fare delle scelte).

Food preference => logica di acquisto di natura emotiva (es.

-​ fidarsi della marca). Quindi non solo Fitness for use ma anche

Food preference.

Innovazione del prodotto, rendere il prodotto più idoneo all’uso.

-​ Generare nuove aspettative (dal produttore al consumatore)

-​ es. Capsule Nespresso sono nate prima della loro attesa/esigenza.

=> dobbiamo conoscere il significato delle caratteristiche:

«origine/formazione» ed «evoluzione».

-​ Ovvero devo conoscere i fenomeni alla base delle caratteristiche

del prodotto.

-​ Ad ogni caratteristica devo associare un valore di conformità

(legale o volontario).

2.​ Conoscere il processo

(elementi strutturali e al contorno)

Sapere quali caratteristiche voglio che il mio prodotto abbia mi porta a

conoscere il processo.

Il processo è sempre costituito da due tipologie di elementi :

i) Elementi strutturali: (fondamentali)

-​ Materie Prime, ingredienti di origine vegetale e animale, additivi

(coadiuvanti tecnologici inclusi), materiali di confezionamento.

-​ Operazioni Unitarie, è importante conoscere la «funzione» di ogni

singola OU; ma anche la loro sequenza, le condizioni operative, le

macchine e gli impianti.

ii) Elementi al contorno: (di supporto)

-​ Logistica di processo, disposizione delle macchine e impianti,

flussi di materia e di informazioni.

-​ Pulizia e Manutenzione.

-​ Scarti di lavorazione/Sottoprodotti e loro dislocazione

-​ Personale, evitare errori e contaminazioni crociate.

Gli elementi al contorno sono specifici per dati stabilimenti, variano da

uno stabilimento ad un altro.

Rappresentazione integrata degli elementi strutturali di un processo:

Diagramma di flusso

È lo strumento di rappresentazione del

➢

processo.

Integrato adesso delle informazioni

➢

sugli elementi strutturali di un processo,

ad esempio con diagrammi di flusso «a

tema» :

Macchine, tempi e temperature, bilanci

di materia.

Rappresentazione integrata degli elementi al contorno di un processo :

Lay-Out

È lo strumento di rappresentazione grafica del processo che evidenzia

dal punto di vista spaziale:

1. ubicazione e disposizione di macchine e impianti

2. ubicazione e disposizione dei reparti

3. condizioni ambientali dei reparti, come T, UR. Paria, luminosità

4. movimentazione di cose e persone (contaminazioni crociate, perdite

di tempo)

3.​ Conoscere come tenere sotto controllo il processo

CONTROLLO (è un elemento chiave) => verificare continuamente che

quello che ho stabilito di fare sia fatto correttamente, senza errori.

-​ Controllo le cause per ottenere l’effetto

-​ Tracciabilità della qualità

Tracciabilità della qualità : Caratteristiche

desiderate/positive:

es. assenza di

patogeni, alimento

sicuro, buone

caratteristiche

sensoriali.

(guarda bene lo

schema)

Queste dipendono dalla materia prima e per mantenere queste

caratteristiche si deve conservare bene il prodotto oppure trasformarlo

migliorandolo ancora (ad es. per liberare composti legati strettamente

alla materia prima).

I difetti invece :

-​ Vanno capiti

-​ Compromettono la qualità, uno o più requisiti

-​ Primo: saper vincere i difetti poi fare prodotti di eccellenza

➔

-​ Non dare per scontato che non ci siano (problemi a volte anche di

sicurezza

I difetti devo riuscire a minimizzarli, cercando di mantenerli entro dei

limiti (per non farli percepire al consumatore).

Noi non possiamo mai dare per scontato che il difetto non ci sia (e

questo può dipendere sia dalle materie prime sia dalle OU).

Controllo => fare innovazione di processo :

Si devono individuare i CCP (punti critici di controllo) nei diagrammi di

flusso.

Sono criteri di selezione:

1. Ruolo materia prima (qualità, effetto delle operazioni successive).

2. Ruolo dell’operazione (effetto condizioni operative, effetto di

correzione errori precedenti).

3. Momento d’uso (vicinanza o meno al prodotto finito).

Quello che segue il ragionamento qualità-processo-controllo a cui deve

seguire:

-​ L’analisi critica delle condizioni operative e dei materiali utilizzati

-​ La progettazione e la realizzazione delle attività di controllo

(metodo HACCP, sistemi di gestione per la qualità)

-​ La fase «Post-processing»

Impatta sulle attese di servizio => SHELF-LIFE del prodotto.

Il prodotto cambia (in peggio generalmente. Rare eccezioni: alcolici)

durante la conservazione.

In questa fase si possono mantenere o perdere nel tempo tutte le

caratteristiche positive (pregi e assenza di difetti) del prodotto => per

questo è importante CONSERVARE in modo adeguato.

Conservabilità => è la proprietà di qualsiasi prodotto alimentare di

mantenere le proprie caratteristiche desiderate (pregi, assenza di

difetti) inalterate nel tempo.

-​ I fenomeni di degradazione sono di natura microbica, enzimatica

e chimica.

-​ La suscettibilità o meno di un prodotto alimentare a degradarsi

durante la conservazione dipende da

●​ Le sue caratteristiche primarie e derivate (conc. zuccheri/

pH).

●​ Contaminazioni microbiologiche.

●​ Dalle condizioni ambientali di conservazione.

La degradazione può avere effetti sulla sicurezza, sulla genuinità, sul

valore nutrizionale e sul gradimento dei prodotti.

Gli studi sulla conservabilità sono basati sul seguente approccio

metodologico:

-​ Individuare i fenomeni di degradazione.

-​ Studiare la velocità di degradazione del prodotto in relazione alle

condizioni ambientali.

-​ Mettere a punto modelli di predizione.

Da questi studi si può giungere a tecniche produttive e/o di verifica

➢

per prolungare e/o controllare la conservabilità di un alimento.

Es. prodotto congelato con brina, rigonfiamenti e fermentazioni,

conserve e botulino.

La conservabilità dei prodotti alimentari è importante nell’azienda ma

soprattutto al di fuori dell’azienda durante la distribuzione e il

consumo, dove tra l'altro l’azienda non ha in genere la possibilità di

controllo delle condizioni ambientali.

Definizioni importanti sono :

LA FILIERA LATTIERO CASEARIA :

Il metodo «Tabella sinottica» per latte e derivati :

Elementi di primaria importanza da conoscere :

1)​ Materia prima indispensabile valore funzionale di elementi da

➔

conservare o trasformare. Ma anche elementi negativi.

2)​ OU indispensabile.

3)​ Prodotto finito posto alla loro intersezione

Materia prima «Latte Vaccino» :

Il latte è una miscela di sostanze diversamente strutturare in una

dispersione acquosa :

-​ In soluzione vera: zuccheri, sali minerali, vitamine idrosolubili gas

-​ In soluzione colloidale: proteine, fosfati

-​ Disperse in emulsione: grassi, vitamine liposolubili

-​ In sospensione: cellule, microrganismi

Alcuni aspetti interessanti:

• Liquido biologico opalescente con sapore dolciastro e odore delicato

• Sistema instabile

• La natura ci ha dato il latte omogeneo, indistinguibile nelle sue

caratteristiche

Componenti chimici maggiori :

(mediamente in un latte vaccino)

La composizione è influenzata da :

Razza dell’animale

➢ Patrimonio genetico dell’animale

➢ Fase di allattamento: es., colostro >> grasso e proteine, < lattosio

➢ Qualità del cibo dato all’animale

➢ Frequenza delle mungiture

➢ Incidenza di malattie: es., mastite

➢ Condizioni ambientali

➢

Acqua :

-​ Gestire il contenuto di acqua è fondamentale in funzione del

prodotto che vogliamo

Zuccheri:

-​ In soluzione.

-​ Lattosio: prodotto dalla ghiandola mammaria, disaccaride, dolce,

apporto energetico. E’ substrato delle fermentazioni batteriche (in

positivo (formaggi) o negativo (inacidisce e va a male)).

E’ soggetto a degradazione termica per imbrunimento di Maillard

con alterazione del colore, sapore e odore.

Lipidi :

-​ In emulsione di globuli media 3-4 m), dispersi nel siero di latte.

-​ Trigliceridi (98-99%). All’interno del globulo.

-​ Acidi grassi, ne sono presenti centinaia. Fra i principali =>

a catena corta, media, lunga, ramificata a n° pari e dispari di C,

saturi, insaturi, cis, trans, ciclici, ossiacidi, chetoacidi (in tabella

quelli > 1%).

-​ Acidi grassi principali: miristico, palmitico, stearico, oleico.

-​ Grassi minori: mono e digliceridi, acidi grassi liberi, steroli

fosfolipidi, vit. A, D, E, K

-​ Pellicola lipoproteica esterna: 0.02 m.

Aspetti nutrizionali:

-​ Positivi: fonte di energia, acidi grassi essenziali (ω6) e vitamine

liposolubili (A,D,E,K).

-​ Negativi: colesterolo

Aspetti sensoriali:

-​ Positivi: gradevolezza del grasso.

-​ Negativi: suscettibile a irrancidimento

Separazione del grasso : I globuli di grasso tendono a portarsi in

superficie, per rottura dell’emulsione (spontanea o indotta, es per

centrifugazione); aumentando la temperatura diminuisce la velocità di

affioramento.

Alterazioni : I grassi si alterano per irrancidimento idrolitico (lipasi del

latte), chetonico (enzimi fungini), ossidativo (ossigeno) con alterazione

del sapore e odore (a volte anche positivo ad es. formaggi stagionati).

Sostanze azotate : allo stato colloidale

-​ Proteine (95%)

-​ Sostanze azotate non proteiche, idrolizzati delle proteine (5%).

Es, urea, NH3 , creatina, creatinina, nucleotidi, acido urico.

PROTEINE :

Stanno allo stato colloidale

• Caseine (≈ 80%): precipitano a pH