Processi della tecnologia alimentare - primo parziale

Professoressa Cristina Alamprese

Sommario

• Definizioni e classificazioni ....................................................................................................... 2
• Controllo di processo .................................................................................................................. 17
• Shelf life e hurdle technology ............................................................................................. 23
• Conservazione e a breve termine .......................................................................................... 33
• Prodotti ortofrutticoli ............................................................................................................ 41
• IV gamma ............................................................................................................................................... 47
• Seminario Dimmidisi Linea Verde ............................................................................................. 49
• Il latte ..................................................................................................................................................... 52
• Il latte pastorizzato .................................................................................................................... 54
• Tecnologie di conservazione a lungo termine ........................................................... 61
• Latte sterilizzato e UHT .............................................................................................................. 70
• Sterilizzazione di un prodotto solido: tonno in scatola .................................... 80
• I surgelati .............................................................................................................................................. 87
• Uovo .......................................................................................................................................................... 110
• Albume in polvere ......................................................................................................................... 113
• Domande esame ................................................................................................................................. 119

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Definizioni e classificazioni

Tecnologia alimentare

Ora la curva probabilmente subirà una modifica legata al fatto che la popolazione sta aumentando così tanto che sarà sempre più difficile produrre per tutti a basso prezzo.

La tecnologia alimentare risolve i caratteri critici di materie prime o prodotti.

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Problema, strategie e interventi

Problema Strategie Interventi

Denaturazione Scambi di calore

Rispondenza nutrizionale Correzione compositiva Fortificazione Alleggerimento Sostituzione Bilanciamento Formulazione

Qualità Prevenzione Analisi dei rischi Controllo dei punti critici Controllo di processo e di prodotto

Convenienza Industrializzazione Preparazione Precottura pratiche domestiche; Istantaneizzazione facilità d’impiego

Attribuzione contenuto di Confezionamento servizio Miniaturizzazione

Riduzione dei costi di Economie di scala Nuove produzione tecnologie

Contenimento dei prezzi Distribuzione

Processo

Possiamo definire un processo come un insieme di operazioni, materiali, attività, controlli che vengono messi in atto per conservare o trasformare le materie prime in prodotti finiti.

Si parte da materie prime e tramite tutte le diverse operazioni e le attività complementari, con i controlli portano alla produzione di un prodotto alimentare.

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Obiettivi di un processo alimentare

• Aumentare la conservabilità delle materie prime per consentirne il trasporto ed aumentarne la shelf-life.
• Produrre ingredienti alimentari: per es. con le operazioni di separazione si possono estrarre le parti edibili da materie prime complesse.
• Produrre alimenti, dalla combinazione e trasformazione di materie prime e ingredienti creati partendo dalle materie prime

Materie prime

Tutti i materiali che entrano nel processo aziendale e che provengono da:

• Settori tradizionali di produzione primaria (agricoltura, allevamento, pesca).
• Industrie di prima trasformazione.
• Industrie produttrici di additivi (resta, è parte costituente del prodotto finito, diverso dal coadiuvante che serve per svolgere al meglio alcune fasi del processo ma non rimane traccia nel prodotto finito, non si dichiarano in etichetta), coadiuvanti, nutrienti, materiali di confezionamento.

Produzione primaria (termine di legge)

Tutte le fasi della produzione, dell'allevamento o della coltivazione dei prodotti primari, compresi il raccolto, la mungitura e la produzione zootecnica precedente la macellazione e comprese la caccia e la pesca e la raccolta di prodotti selvatici (Reg. 178/2002)

Prodotti primari (termine di legge)

I prodotti della produzione primaria compresi i prodotti della terra, dell'allevamento, della caccia e della pesca (Reg. CE 852/2004)

Prodotti intermedi o semilavorati

Tutti i prodotti derivanti da manipolazioni e trasformazioni delle materie prime, ma non ancora diventati prodotti finiti, che sono comunque oggetto di commercio. es. i preparati per il gelato o i succhi concentrati. NB. In alcuni casi lo stesso prodotto può essere visto come semilavorato o prodotto finito in base ai punti vista, è il caso del preparato per il gelato, che per l'industria che lo produce è considerato prodotto finito, a differenza della gelateria. Attenzione a non confondere però un semilavorato con un ingrediente, il latte per fare il formaggio è un ingrediente per esempio.

Classificazione delle materie prime

Può essere fatta dividendoli in sottolivelli.

Chiaramente in un alimento ci sono molti ingredienti diversi, spesso di diversi gruppi, ma in genere se ne riesce a individuare uno principale.

Prodotti alimentari

Prodotti destinati al consumo alimentare ottenuti dalla conservazione o trasformazione delle materie prime.

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Definizione del Codex Alimentarius (norme applicate su base volontaria, valide a livello internazionale, volute dalla FAO, sono alla base per definire il prodotto alimentare. Per es. gli oli devono corrispondere a certe caratteristiche chimiche fisiche per essere definiti tali. Se non esiste una legge su un alimento si va a fare riferimento a questo codice) “food is a substrate whether processed, semi-processed or raw, that is intended for human consumption and includes drink, chewing gum e qualunque altra sostanza che può entrare nel processo di preparazione di un alimento” (quindi anche additivi e coadiuvanti).

Prodotti non trasformati

Prodotti alimentari non sottoposti a trattamento, compresi prodotti che siano stati divisi, separati, sezionati, affettati, disossati, tritati, scuoiati, frantumati, tagliati, puliti, rifilati, decorticati, macinati, refrigerati, congelati, surgelati o scongelati (Reg. CE 852/2004) (in questo regolamento si definiscono tutti quei processi non definiti trattamenti. es. la farina o i filetti di pesce non sono considerati prodotti trasformati).

Prodotti trasformati

Prodotti alimentari ottenuti dalla trasformazione di prodotti non trasformati. Tali prodotti possono contenere ingredienti necessari alla loro lavorazione o per conferire loro caratteristiche specifiche (Reg. CE 852/2004).

Processo tecnologico

Un processo tecnologico è costituito da una sequenza ordinata di operazioni unitarie applicate in determinate condizioni operative ad una o più materie prime. Il prodotto finito è il risultato di tutti i fenomeni che hanno luogo durante l’intero processo.

Operazione unitaria

Fase elementare di un processo tecnologico basata su principi unitari e descrivibile mediante opportune equazioni di bilancio e cinetiche.

I principi che regolano l’andamento di una data operazione unitaria non dipendono dalla specifica applicazione e dal materiale trattato, ma possono essere definiti in maniera indifferenziata (unitaria) quale che sia il settore e il materiale di applicazione dell’operazione.

Operazioni unitarie fondamentali

Hanno finalità conservativa o di trasformazione che ha lo scopo di dare l'impronta principale al prodotto finale che sia conservato o trasformato.

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Operazioni unitarie complementari

Non hanno finalità né conservativa né di trasformazione, ma servono come aiuto per ottenere le caratteristiche di un prodotto conservato o trasformato.

Alcune operazioni rientrano in entrambe le tabelle, questo dipende dallo scopo per il quale viene fatta la operazione. Se tramite evaporazione concentro un ingrediente del mio prodotto finale, ad esempio

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per creare una bevanda, questa rientrerà nelle operazioni complementari, l'operazione principale è quella della miscelazione.

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Danni tecnologici

Lo scopo della tecnologia alimentare è quello di conservare e trasformare con la massima efficienza ma mantenere la massima qualità.

• Danno meccanico: è dovuto ad un’azione di pressione o di shear-stress oltre i limiti di resistenza dei prodotti. Si manifesta con una serie di inconvenienti: rotture, fessurazioni, perdite di succhi, formazione di fini… causate per esempio da taglio riduzione di dimensioni.
• Danno termico: (ricorda che si parla di danni conferiti sia fornendo sia sottraendo calore) è dovuto agli effetti del calore sui componenti degli alimenti. Si manifesta con perdita di vitamine, diminuzione di digeribilità di alcuni nutrienti, formazione di off-flavor, off-color (aromi o colori non desiderati). Il danno termico può provocare o favorire il danno meccanico rendendo i tessuti più fragili e le pareti cellulari meno elastiche, e facendo aumentare la pressione interna del prodotto. Può anche favorire il danno chimico per l’ovvio effetto di accelerazione esercitato dall’aumento della temperatura su tutte le reazioni.
• Danno chimico: è dovuto a reazioni chimiche ed in particolare all’ossidazione, ma può comprendere anche altre reazioni indesiderabili - eventualmente catalizzate da enzimi - di proteolisi o lipolisi, isomerizzazione, fotodegradazione, … L’entità di questo danno dipende dalla concentrazione delle sostanze reagenti e dalle condizioni al contorno che favoriscono o inibiscono le reazioni.
• Danno da contaminazioni: è dovuto all’inquinamento dei prodotti alimentari da parte di sostanze chimiche o agenti biologici presenti negli ambienti o nei materiali che vengono a contatto con gli alimenti. L’intensità di questo danno dipende dalla concentrazione degli agenti contaminanti. Possono provenire x es. da sostanze chimiche (es. pesticidi usati in maniera impropria in campo), ma anche insetti per esempio.

NB: l’entità di tutti questi danni dipende dall’entità dei fattori (es. quanti microrganismi sono presenti nell'impianto\ quanto calore) e dalla durata dell’esposizione del prodotto alimentare a questi fattori che possono arrecargli danno (quanto tempo stanno a contatto con l'alimento\durata esposizione al calore).

Qualità alimentare

Non può essere definita come caratteristica assoluta, anche in uno stesso individuo i requisiti possono cambiare durante il corso della sua vita. (per es. quando una persona si mette a dieta cercherà alimenti dalle caratteristiche diverse rispetto a prima).

Riguarda diversi aspetti di un alimento. Quanto l'alimento corrisponde a ciò che viene indicato in etichetta, le caratteristiche sensoriali e nutrizionali.... Dipende sia dalle caratteristiche dell'alimento in sé, ma anche dell'alimento come oggetto di commercio.

Tipologie di processi

• Processi continui (di solito aziende grandi): coinvolgono trasformazioni continue di massa, energia e quantità di moto su flussi continui di materiale. Immissione continua di materie prime e raccolta continua di prodotto finito. Nel funzionamento a regime, l’obiettivo è ottenere un prodotto di qualità uniforme nel tempo, a prescindere dalla durata del periodo in cui il processo è rimasto attivo. Si inizia il turno di

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lavoro con l'alimentazione della linea produttiva con tutti gli ingredienti necessari e termina al termine del turno di lavoro.

• Processi discontinui (batch) (aziende di solito più piccole che durante la stessa giornata devono magari produrre diversi prodotti) Produzione di quantità finite di prodotto finale ottenute da quantità finite di materie prime, processate secondo un insieme ordinato di attività e in un periodo di tempo finito. Caratteristiche:

• Prodotti lavorati in quantità (lotti) di dimensioni non fissate a priori, ma scalabili.
• La quantità di prodotto finale non è fissa, ma la sequenza di lavorazione sì.
• Il processo è interrotto dopo la lavorazione di un lotto e ripreso con quello successivo; quindi posso creare vari lotti, ma con discontinuità nel tempo.

• Processi semicontinui: hanno caratteristiche in comune sia con i processi continui sia con quelli a lotti. Quindi una fase batch e una continua. Sono dedicati ad applicazioni specifiche e ripetitive. Es 1. aziende non molto grandi che preparano pasta fresca: una zona in cui si prepara l'impasto iniziale (dosaggio e miscelazione ingredienti), una volta costituito un batch di ingredienti questi vengono trasferiti alla linea di laminazione che procede in continuo. Es 2. Tipici di processi che separano componenti in un flusso continuo (es. estrazione oli dalle bucce di agrumi). Il componente separato si accumula in un’unità di processo fino a riempimento (alimentazione continua) e poi, a riempimento completato, il processo viene interrotto per svuotare e pulire i serbatoi (processo di tipo discontinuo). Quindi il processo viene riavviato.

Flow sheet

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Flowsheet o diagramma di flusso

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,

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Layout

A differenza del flow-sheet che indica solo la sequenza di operazioni e materiali utilizzati, vediamo la distribuzione planimetrica o in elevazione delle risorse necessarie per svolgere un processo produttivo e comprende la progettazione e il posizionamento degli spazi, dei fabbricati e degli impianti coerentemente con il sistema produttivo e il flusso dei materiali. Per esempio nelle cucine di mense e ristoranti si usa per capire se c'è spazio sufficiente per la movimentazione di persone e materiali.

Classificazione processi alimentari

Possibili criteri di classificazione:

• In base alla materia prima principale: prodotti lattiero-caseari, a base di cereali, derivati della frutta, prodotti carnei.

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• In base al processo tecnologico: alimenti surgelati, bevande fermentate, prodotti da forno, … all'interno di ogni macro categoria si suddividono ulteriori categorie.

La freccia che indica verso il basso si riferisce a quanto il processo va a modificare la composizione del prodotto alimentare:

Tecnologie di conservazione

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Tecnologie di trasformazione

Classificazione proposta dal professor Peri nel 1990: è una tavola sinottica a due dimensioni aventi le materie prime e i processi come coordinate. I prodotti che sono classificati sono prototipi di prodotti.

Analisi di processo

Le analisi di processo comprendono la definizione e rilevazione dei seguenti elementi:

• Materie prime (ingredienti, coadiuvanti tecnologici, additivi, imballaggi…) con le relative caratteristiche di composizione e prestazione; bisogna sapere ovviamente se queste sono adattabili o meno al processo.
• Sequenza delle operazioni (flow-sheet).
• Bilanci materiali e indici di resa.
• Bilanci energetici.
• Condizioni operative intese sia come parametri (tempi, temperature, …) sia come procedure operative.
• Planimetria dello stabilimento.
• Impianti (caratteristiche, prestazioni, potenzialità, …).
• Strutture e materiali edilizi (ovviamente l’ambiente deve essere idoneo a una produzione alimentare, per la pulizia, ...).
• Flussi di materiali e di persone.
• Condizioni operative per il condizionamento dei locali e per la prevenzione degli inquinamenti e delle infestazioni.

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Scheda tecnica

La scheda tecnica è un documento che raccoglie tutte le informazioni su un prodotto. Costituisce il documento sul quale si basa il rapporto attraverso il quale due aziende, il fornitore e il cliente, comunicano in merito a qualità e caratteristiche dei prodotti soggetti a compravendita.

L’azienda può essere rappresentata dal fornitore di materie prime e il cliente la parte commerciale che produce il prodotto finito. Il produttore può anche essere il fornitore dell’alimento e che vende ad un distributore (supermercato, piccolo negozio, …).

Sono essenziali per comunicare le caratteristiche del prodotto ai clienti.

Riporta tutte le informazioni necessarie ad identificare un prodotto dal punto di vista della commerciabilità:

• La descrizione del prodotto
• Le informazioni relative al confezionamento e alla logistica (anche le modalità di conservazione e come deve essere trasportato: refrigerazione, delicatezza, …)
• L’elenco degli ingredienti con i relativi allergeni, i valori nutrizionali, le caratteristiche sensoriali, fisiche, chimiche e microbiologiche

NB: non ci sono leggi che indicano come deve essere fatta una scheda tecnica, perciò questa può essere fatta più o meno nel dettaglio.

Scheda prodotto

La scheda prodotto è un documento interno all’azienda che serve a comunicare tra i diversi reparti aziendali. È una sorta di carta d’identità in cui sono presenti tutti i dati e le informazioni che descr