Operazioni unitarie - Appunti completi

Alimento

È una qualunque sostanza che l’organismo introduce in sé stesso ed utilizza per:

• Produrre energia;
• Accrescere eventualmente la sua massa;
• Ripristinare le perdite;
• Rinnovare le strutture;
• Regolare le attività metaboliche.

Bevanda

È un qualsiasi liquido con funzione idratante, dissetante o di ristoro.

Tecnologia alimentare

Insieme di discipline che hanno come oggetto di studio tutti quegli interventi a carattere fisico, chimico e biologico sulle materie prime grezze o sui semilavorati per una loro trasformazione in prodotti alimentari e/o per una loro conservazione nel tempo.

Attualmente, nel mondo, il numero di persone con “adeguato” tenore di vita è il più elevato dalla comparsa dell’uomo sulla terra. Esse richiedono sempre più spesso cibi adatti al modo di vivere di chi è inserito in una società che va chiaramente evolvendosi con l’allontanare gli individui, in un numero sempre maggiore, dal ritmo tradizionale (familiare) della vita quotidiana.

Trasformazione degli alimenti

Riguarda i metodi di trattamento dei prodotti trasformati o dei prodotti da trasformare in altri prodotti. Le tecnologie di trasformazione hanno lo scopo di modificare le caratteristiche geometriche, fisiche, chimiche, strutturali e microbiologiche delle materie prime e dei semilavorati al fine di ottenere prodotti con adeguate proprietà sensoriali, nutrizionali, di lavorabilità, di convenienza e di conservabilità.

Conservazione degli alimenti

È uno dei processi fondamentali della produzione e trasformazione alimentare. Si prefigge come scopo primario il preservare nel tempo l’edibilità ed il valore nutritivo di un prodotto agroalimentare, prevedendone eventuali alterazioni accidentali.

Le tecnologie di conservazione hanno quindi lo scopo di prolungare la vita commerciale di un alimento, alterando nella minor misura possibile le caratteristiche geometriche, strutturali, meccaniche-fisiche, chimiche, microbiologiche e sensoriali/nutrizionali delle materie prime o dei semilavorati o dei prodotti finiti, in vista della loro utilizzazione o del loro consumo finale.

La conservazione serve ad evitare la proliferazione di batteri, funghi, muffe ed altri microrganismi che, all’interno dei cibi, tendono a produrre sostanze di scarto. Queste sostanze di scarto possono risultare anche tossiche per l’uomo. La conservazione ritarda l’ossidazione lipidica, responsabile del fenomeno di irrancidimento.

Metodi di conservazione

• Metodi basati sulla temperatura elevata: Tra i fattori di crescita microbica, la temperatura riveste una particolare importanza. Alte temperature sono in grado di decimare la popolazione microbica. Tra i metodi basati sulla temperatura elevata possiamo osservare la pastorizzazione (T° < 100°C, solitamente accompagnata da conservazione in frigorifero; solitamente avviene a 90°C) e la sterilizzazione (T° >100°C; può provocare una parziale riduzione del valore nutritivo).
• Metodi basati sul freddo: I metodi di conservazione che applicano il freddo hanno la caratteristica di rallentare l’attività microbica ed enzimatica del prodotto. Tra i metodi basati sul freddo possiamo osservare la refrigerazione, il congelamento ed il surgelamento.
• Metodi basati sulla disidratazione: Tra questi possiamo osservare la disidratazione per concentrazione, essiccamento o liofilizzazione.
• Metodi basati sul sottovuoto;
• Metodi basati sull’affumicamento;
• Conservazione attraverso un confezionamento adeguato.

Sicurezza alimentare

Per sicurezza alimentare si intende la possibilità di garantire in modo costante e generalizzato la sicurezza igienico-sanitaria degli alimenti e dei mangimi. Possiamo affermare che il miglioramento del tenore di vita e del benessere sociale hanno permesso lo sviluppo della sicurezza alimentare, nonché un suo miglioramento e la sua continua evoluzione.

Latte a lunga conservazione

Differisce da quello tradizionale in quanto subisce un trattamento chiamato “UHT” (Ultra High Temperature), il quale prevede il riscaldamento a temperature molto elevate (140-150°C). Il trattamento dura fino a massimo 5 secondi. Si passa poi ad una fase di raffreddamento a 15°-20°C per poter effettuare il confezionamento.

Data di scadenza

È la data fino alla quale un alimento dovrebbe presumibilmente essere igienicamente idoneo al consumo (se mantenuto nelle corrette condizioni conservazione). È impropria o non precisa, infatti espone “da consumarsi preferibilmente entro il…”.

Ossidazione al taglio

La lama metallica, a contatto con alcune sostanze vegetali, ne provoca l’ossidazione ed un conseguente annerimento e/o un conseguente appassimento. L’esposizione con l’ossigeno accelera l’ossidazione. L’esposizione ad un prodotto alimentare acido (Es. Limone) rallenta notevolmente il processo di ossidazione.

La pastorizzazione

È un procedimento per la conservazione di alimenti di varia natura ed esso consiste nel portare rapidamente le sostanze da trattare a temperature comprese fra circa 60°C e circa 90°C, per tempi di durata variabile fra i 30 minuti circa ed i 15 secondi (tanto più brevi quanto più alta è la temperatura). Con questa tecnica si mira a distruggere la maggior parte dei microrganismi patogeni presenti nell’alimento.

La sterilizzazione

Si opera su oggetti o sostanze varie e differisce dalla pastorizzazione perché quest’ultima (la pastorizzazione) permette di distruggere soltanto la maggior parte dei microrganismi e non la totalità. Si differenzia anche dalla disinfezione, che tende a distruggere le sole specie microbiche patogene. La sterilizzazione prevede la distruzione totale dei microorganismi attraverso temperature molto elevate (dai 101°C ai 140°C circa) per periodi di tempo brevi.

Disidratazione alimentare

La conservazione di alimenti per disidratazione si basa sulla riduzione del contenuto d’acqua all’interno dell’alimento, in modo da interferire con le funzioni vitali dei microrganismi. Ha una finalità essenzialmente microbiostatica.

Fermentazione dei succhi di frutta

La fermentazione è una biotecnica per la conservazione degli alimenti. Essa avviene perché, in assenza di ossigeno, alcuni microrganismi agiscono sugli zuccheri causandone la trasformazione in composti ad azione conservativa. I fermenti che agiscono sono le muffe, i lieviti ed i batteri.

Prodotti surgelati

Sono alimenti processati e sottoposti a surgelamento. Una volta scongelati non sono più conservabili e, se mantenuti congelati a temperature adeguate, si conservano nel lungo periodo.

Tecnologie di conservazione a breve termine

Sono basate sulla semplice refrigerazione o sulla refrigerazione in combinazione con altre tecniche (Es. pastorizzazione, irraggiamento, confezionamento in atmosfera modificata, ecc.).

Tecnologie di conservazione a lungo termine

Si applicano dei trattamenti drastici al prodotto, garantendone una lunga conservabilità (Es. sterilizzazione, surgelazione, disidratazione, liofilizzazione).

Tecnologie di frazionamento

Un prodotto complesso è frazionato in più componenti. Questa tecnologia è tipica per materie prime alimentari complesse.

Tecnologie di combinazione

Più componenti/ingredienti/materie prime vengono combinati/e per produrre dei prodotti maggiormente complessi e perciò maggiormente conservabili.

Tecnologie di trasformazione chimica

Le materie prime o gli ingredienti sono trasformati per modificazione chimica dovuta a trattamento termico o trattamento ad azione chimica/enzimatica/microbica. Tramite queste tecnologie si possono ottenere:

• Prodotti di sintesi o coloranti;
• Prodotti di fermentazione;
• Prodotti da forno;
• Prodotti latticini (o formaggi).

Tossinfezioni alimentari

Si manifestano con differenti sintomi e sono causate da diversi agenti patogeni (perlopiù batteri, virus e parassiti). Sono malattie di origine alimentare causate dall’ingestione di cibi contenenti microrganismi patogeni.

Il botulismo

È una malattia paralizzante causata da una tossina ed è pertanto una tossinfezione. È prodotta dal batterio Clostridium botulinum per cause che possono essere anche di origine alimentare (botulismo alimentare). Può quindi essere una malattia causata da tossinfezione alimentare.

I prodotti biologici

Sono prodotti che sono più attenti alla naturalità ed alle esigenze salutistiche manifestate dal consumatore. Sono ottenuti attraverso sistemi di agricoltura organica, senza l’utilizzo di mezzi chimici. I prodotti vegetali alimentari, che siano alimenti o mangimi, sono il prodotto di incroci, mutazioni ed operazioni di selezione. Non sono pertanto definibili come effettivamente “naturali”.

È importante costruire una cultura alimentare che porti alla consapevolezza dei rischi, ma anche dei vantaggi che derivano da queste categorie di prodotti.

Economia agricola nei paesi in via di sviluppo

Nei paesi in via di sviluppo prevale un’economia agricola e questa è prevalentemente costituita da:

• Autoconsumo: Utilizzo in parte o nella totalità della produzione da parte degli stessi produttori;
• Mancanza di tecniche di conservazione e trasformazione;
• Circuiti di distribuzione molto ristretti;
• Consumi fortemente legati alla stagionalità ed alle possibilità offerte dall’area geografica;
• Varietà dei prodotti molto limitata.

Nei paesi industrializzati

Nei paesi industrializzati prevalgono:

• Industrializzazione;
• Urbanizzazione;
• Aumento crescente dei consumi di alimenti trasformati e conservati, fino a renderli componenti prevalenti della dieta.

Recentemente si è potuto osservare un aumento della richiesta di “minimally processed food”, ovvero alimenti freschi che hanno subito il minimo indispensabile per quanto riguarda le manipolazioni. In questo caso la crescita di consumi di alimenti freschi diventa segno di miglioramento e di evoluzione.

Le motivazioni per cui si ha avuto questo aumento di richiesta possono essere identificate in:

• Esigenza di maggiori apporti vitaminici, di sali minerali e di fibra alimentare;
• Esigenza di una minor assunzione di grassi e alimenti ricchi di grassi;
• Esigenza di una minor assunzione di carboidrati semplici e di cloruro di sodio.

L’industrializzazione ha portato a

• Comparsa dei cosiddetti prodotti “light” sul mercato;
• Evoluzione delle tecniche di coltura;
• Messa a punto di nuove varietà;
• Evoluzione e miglioramento delle tecnologie di conservazione e della catena del freddo in generale;
• Miglioramento delle tecnologie di confezionamento;
• Richiesta più o meno indotta di alimenti di qualità;
• Possibilità di effettuare investimenti e possibilità di ottenere profitti per l’industria.

Evoluzione dei trend alimentari dal dopoguerra ad oggi

• 1945: C’era la fame;
• Anni ’60: Ricerca della sazietà;
• Anni ’70-’80: Epoca della rinascita delle diete;
• Anni ’90: Ricerca del gusto;
• Anni 2000*: Scoperta del gusto, ricerca della salute e ricerca della qualità.

Obiettivi della tecnologia alimentare

• Sanitizzazione generale: Riguarda il rendere gli ambienti e le attrezzature idonei/idonee all’uso e, soprattutto, sani/e. La sanitizzazione degli ambienti comprende la sanità dell’aria, dell’area di lavoro (superfici e pavimenti), degli utensili/delle attrezzature e delle macchine di produzione.
• Eliminazione di parti non desiderate/non edibili e di contaminanti;
• Miglioramento delle caratteristiche nutrizionali;
• Aumento della shelf-life, ovvero del tempo per il quale un prodotto può essere commerciato. Con shelf-life si intende la vita/la durata di conservazione ed il periodo di successo di un prodotto;
• Diversificazione del prodotto;
• Miglioramento della facilità d’uso (convenience).

Flow sheet

Definito come “diagramma di flusso”, è un diagramma che indica lo schema generale dei processi e delle apparecchiature di un impianto. È un documento integrante del rapporto di sicurezza.

Operazione unitaria

È l’elemento di base con cui si costruiscono i processi. I processi sono rappresentati come sequenze di operazioni unitarie, attraverso i diagrammi di flusso (flow sheet). I principi che regolano l’andamento di una data operazione unitaria sono indipendenti dalla specifica applicazione e dal materiale trattato. Possono tuttavia essere definite in maniera indifferenziata (unitaria) qualunque sia il settore e/o il materiale di applicazione dell’operazione.

Classificazione dei prodotti nelle categorie tecnologiche

• Prodotti freschi: Che hanno subito minime lavorazioni dall’industria, ma che devono ancora essere lavorati o trattati prima dell’uso;
• Conserve: Ogni varietà di ortaggio conservato in vari modi per poter essere consumato anche fuori stagione, oppure ogni prodotto che ha subito un intervento che ne permette la conservazione;
• Prodotti di 1° trasformazione: Che hanno subito una sola trasformazione;
• Prodotti di seconda trasformazione: Che hanno subito più di una trasformazione;
• Ingredienti, intermedi e semilavorati.

Le gamme dei prodotti alimentari

• I°: Prodotti freschi del mercato dell’ortofrutta, dell’ittica e delle carni;
• II°: Prodotti pronti all’uso (semilavorati);
• III°: Prodotti pronti per l’uso, ma propedeutici alla cottura;
• IV°: Prodotti pronti al consumo;
• V°: Prodotti da riscaldare.

Nel mondo vegetale le gamme sono suddivise in

• I°: Ortaggi nel loro stato naturale, opportunamente puliti e sanificati, con rimozione delle parti non edibili o di scarto;
• II°: Conserve vegetali;
• III°: Ortaggi congelati;
• IV°: Ortaggi freschi tagliati, puliti e contenuti in contenitori sigillati, da consumarsi crudi senza ulteriori manipolazioni da parte del consumatore.;
• V°: Ortaggi precotti, grigliati o scottati a vapore, senza aggiunta di conservanti e condimenti.

Nella produzione alimentare vanno studiate tecniche in grado di provvedere

• Alla riduzione del danno termico (a livello enzimatico e nutritivo);
• Alla riduzione del danno meccanico (causato dalla manipolazione dei prodotti);
• Alla riduzione delle eventuali contaminazioni chimico-biologiche.

Tendenze da identificare nello svolgimento della produzione alimentare

• Diffusa attenzione alle condizioni di igiene e sicurezza;
• Sensibilizzazione a problemi relativi alla qualità;
• Diffusione di tecniche fisiche (soprattutto di conservazione);
• Abbandono di mezzi chimici di conservazione;
• Diffusione sempre più ampia e capillare di sistemi d’imballaggio e confezionamento in grado di mantenere a lungo nel tempo;
• Crescita e diffusione delle biotecnologie.

Mild technologies (o tecnologie miti)

Prevedono i processi produttivi in cui si utilizzano trattamenti particolarmente rispettosi dell’alimento e/o si fa un ricorso molto limitato agli additivi.

Additivi

Sono sostanze che vengono impiegate nell’industria alimentare durante la preparazione, lo stoccaggio e la commercializzazione di prodotti destinati all’alimentazione.

Gli additivi sono classificati in base alla loro funzione e possiamo pertanto classificarli in:

• Additivi che aiutano a preservare la freschezza degli alimenti (additivi conservanti, additivi che rallentano la crescita microbica, additivi antiossidanti, additivi che prevengono i fenomeni di irrancidimento);
• Additivi che migliorano le caratteristiche sensoriali dell’alimento (coloranti, addensanti, emulsionanti, dolcificanti, esaltatori di sapidità);
• Additivi tecnologici, i quali sono usati per facilitare la lavorazione degli alimenti, ma che non hanno una specifica funzione nel prodotto finale.

Tutti gli additivi vanno indicati sull’etichetta del relativo prodotto.

Coadiuvanti tecnologici

Sono sostanze utilizzate nella trasformazione di materie prime, prodotti alimentari o loro ingredienti, ma che non vengono riportate sull’etichetta. Sono utilizzati per ottenere un determinato obiettivo tecnologico e possono rimanere come residui o come loro derivati. I residui o derivati non devono costituire un rischio per la salute. La differenza tra additivo e coadiuvante è che il primo rimane nell’alimento, mentre il secondo viene perlopiù eliminato (non sempre).

Ottimizzazione

È definita da ogni operazione tecnologica, di cui ognuna di queste deve essere condotta in modo tale da conseguire l’effetto voluto in maniera puntuale e selettiva, minimizzando gli effetti dannosi collaterali (non voluti) che fatalmente si accompagnano ad una data operazione.

Effetti dannosi collaterali che è possibile si presentino

• Danno meccanico: È dovuto ad un’azione di pressione o di “shear stress” (sforzo di taglio) oltre i limiti di resistenza dei prodotti. Si manifesta con una serie di inconvenienti come rotture, fessure, perdite, formazioni di deformità.
• Danno termico: È dovuto agli effetti del calore sui componenti degli alimenti. Si manifesta con perdite di vitamine, diminuzione di digeribilità di alcuni nutrienti e formazione di off-flavours (alterazioni aromatiche). Il danno termico può provocare o favorire il danno meccanico, rendendo i tessuti più fragili e le pareti cellulari meno elastiche. Può provocare un aumento di pressione interna al prodotto e, inoltre, può favorire il danno chimico per l’ovvio effetto di accelerazione di tutte le reazioni.
• Danno chimico: È dovuto a reazioni chimiche (soprattutto ossidazioni); può comprendere reazioni indesiderate, eventualmente catalizzate da enzimi (Es. proteolisi, lipolisi, isomerizzazione, fotodegradazione). L’entità di questo effetto dipende dalla concentrazione dei reagenti e dalle condizioni a cui sono esposti.