Tecnologia delle conserve di origine vegetale

Tecnologie delle conserve di origine vegetale

Corso opzionale

Hidalgo Vidal

Prof. Alyssa

Corso di Laurea in Scienze e Tecnologie Alimentari (G29)

Facoltà di Agraria - Università degli Studi di Milano

Trasformazione industriale di frutta e ortaggi

Tecnologie per la produzione di conserve e semiconserve vegetali.

Struttura e produzione dell’industria delle conserve e semiconserve alimentari

In termini di numero di addetti, l’industria alimentare è il terzo dei settori industriali italiani. Al suo interno tra i comparti produttivi più importanti figurano quello della conservazione e trasformazione di frutta e ortaggi e funghi, e quello della conservazione e trasformazione della carne. Il valore aggiunto dell’industria alimentare è sensibilmente basso (20%) e il costo del personale incide per circa il 65% sul valore del prodotto lordo.

Trasformazione e conservazione di frutta, ortaggi e funghi

Le aziende di questo settore sono circa 2000 ed impiegano circa 30.000 addetti. Il settore delle conserve vegetali comprende diversi sotto-settori con caratteristiche anche molto diverse tra loro: derivati del pomodoro, delle conserve di ortaggi appertizzati al naturale, sottaceto e sottolio, delle conserve di frutta, delle confetture, marmellate e gelatine e dei succhi e nettari di frutta.

Analizziamoli separatamente:

• Derivati del pomodoro: l’Italia è uno dei maggiori produttori ed esportatori di derivati del pomodoro, infatti è seconda nel mondo dopo gli USA. I due prodotti tipici di questo comparto sono rappresentati dai concentrati e dai pomodori pelati. A partire dagli anni ’80 si aggiunge anche la passata di pomodoro, polpe e cubettati; successivamente anche succhi bevibili, pomodoro essiccato sia in fiocchi che in polvere, ketchup... . I due poli agro-industriali del pomodoro sono rappresentati dalle province di Parma e Piacenza e limitrofi, e dalle province di Napoli e Salerno e limitrofi. Le aziende che trasformano il pomodoro sono circa 200. Di queste il 70% è sito in Campania e il 13% in Emilia Romagna. Si stimano circa 8.000 addetti fissi, e 15.000 stagionali. Le tecnologie adottate nei due poli sono ovviamente diverse: per la produzione di concentrati e passate sono più complesse e richiedono investimenti maggiori di quelle usate per la produzione di pelati e analoghi.
• Ortaggi appertizzati al naturale: sono prodotti come piselli, fagiolini, fagioli, ceci e lenticchie reidratati, mais dolce. La produzione globale è stimata a 250-270 mila t/anno. Questo tipo di mercato si trova attualmente in una fase di maturità. La produzione agricola per la produzione della materia prima è concentrata prevalentemente nella pianura padana, in particolare in Emilia Romagna, ma anche in tutto il centro-nord. Le aziende che operano in questo settore sono circa 350, ma le aziende che superano i 10 addetti sono circa 25. Le prime quattro aziende detengono il 70% del mercato dei prodotti più rappresentativi. L’orticoltura da industria nel nostro paese è un fenomeno abbastanza recente.
• Ortaggi sottaceto, sottolio e in salamoia: questo settore comprende una vasta gamma di prodotti. Le principali tipologie sono rappresentate da: -olive verdi e nere in salamoia, -giardiniera di ortaggi sottaceto, -antipasti misti di sole verdure, compresi gli agrodolci ed i preparati per condimento di riso e pasta, -cipolline sottaceto, -antipasti misti di verdure e prodotti di origine animale (würstel, tonno...), -peperoni sottaceto e in salamoia, -carciofini sottolio, -funghi sottolio, -cetriolini sottaceto. La produzione si aggira intorno alle 100000 t/anno (12000 sottaceto, 26000 sottolio). Le aziende che operano in questo settore sono circa 50, ma solo 20 hanno carattere industriale. Sono stimati circa 1200 addetti in questo settore. Questo tipo di industria usa tecnologie non particolarmente sofisticate. I prodotti finali sono destinati per 1/3 alla ristorazione collettiva e per 2/3 al dettaglio. L’esportazione è scarsa.
• Conserve di frutta allo sciroppo e al naturale: la produzione di questa tipologia di conserve si è mantenuta stabile intorno alle 100000 t/anno. Oltre il 40% della produzione riguarda le macedonie di frutta, il rimanente è rappresentato da pesche e pere allo sciroppo ed al naturale. Sono circa 50 le aziende che operano in questo settore (Veneto e Emilia).

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Trasformazione industriale di frutta e ortaggi

Tecnologie per la produzione di conserve e semiconserve vegetali.

• Confetture, marmellate e gelatine: la produzione, stabile da anni sulle 45000 t/anno si basa su prodotti destinati sia al consumo diretto (75% al dettaglio, 35 alla risto. collettiva), sia sotto forma di semilavorati. La ripartizione sulla base del tipo di frutta vede al primo posto l’albicocca, seguita da ciliegie e amarene, pesche, fragole e arance, frutta mista.
• Succhi e nettari di frutta: la produzione di succhi prevalentemente di agrumi, mela e d’uva è di circa 500000 t/anno e la sua commercializzazione avviene principalmente sotto forma di concentrato. Circa 120 sono le aziende che operano in questo settore e circa 100 sono del comparto degli agrumi. Nettare (400-450 mila t/anno) è un prodotto tipico italiano, all’estero è poco conosciuto; pera, pesca e albicocca. I succhi a differenza dei nettari sono prodotti che fino a diversi anni fa non rientravano nelle abitudini alimentari a causa dell’elevata quantità di frutta fresca disponibile praticamente tutto l’anno. Per contro nei paesi nel nord Europa vengono usati molto per il motivo inverso.

Trasformazione industriale della carne

Sono circa 2300 le aziende dedite alla trasformazione della carne con circa 32000 addetti. Il 25% del mercato è detenuto dalle prime 20 aziende. Nel nord Italia sono situate l’80% delle aziende, le altre sono al centro e poche al sud. 1150000 t/anno è la produzione globale ed è rappresentata da: salumeria, carni in scatola e grassi lavorati.

Trasformazione del pesce e molluschi

400 è il numero di aziende che opera in questo settore e di queste il 75-80% è a carattere artigianale. Le prime 5 aziende detengono il 50% circa del mercato; e le prime 2 che operano nel mercato del tonno detengono il 47%. Sono stimati circa 6000 addetti. Riscontriamo una produzione di circa 115-120 mila t/anno. Figura come il comparto di produzione più debole rispetto agli altri del settore agro-alimentare.

Definizione di conserva e semiconserva

I prodotti alimentari conservabili sono alimenti di origine animale o vegetale che per effetto di un determinato trattamento tecnologico, o per azione di sostanze aggiunte, si conservano per tempi più o meno lunghi, ma comunque superiori a quelli caratteristici per il corrispondente prodotto fresco. Qualunque prodotto alimentare conservabile deve essere privo di microrganismi pericolosi per la salute del consumatore e non deve contenere sostanze nocive o tossiche in concentrazione superiori a quelle accettabili, ritenute normali per il prodotto fresco dal quale derivano. Possiamo distinguere: conserve e semiconserve.

Conserve

Sono i prodotti alimentari conservabili, la cui conservabilità è ottenuta con l’impiego combinato delle seguenti tecniche:

• Chiusura in contenitori ermetici ai liquidi, gas, microrganismi nelle normali condizioni d’uso e stoccaggio.
• Aver subito un trattamento termico autorizzato in grado di inattivare in modo irreversibile gli enzimi e di distruggere i microrganismi che sono in grado di alterare l’alimento o renderlo dannoso per l’uomo.

Le conserve si dividono in due gruppi: conserve acide con pH inferiore a 4,5; e le conserve non acide con pH > o = a 4,5. Altra distinzione è tra le conserve batteriologicamente stabili fino alla temperatura di 30°C e le conserve batteriologicamente stabili fino alla temperatura di 55°C (paesi tropicali e sub-tropicali). La conservabilità di una conserva è indipendente dalle condizioni dell’ambiente esterno, purché si tratti di condizioni normali. In pratica fattori ambientali sfavorevoli (es.: umidità, calore, salsedine), talvolta combinati tra loro, possono accorciare la vita della conserva a causa della perdita di ermeticità del contenitore, oppure si possono verificare lentissime reazioni chimiche che producono modifiche sensoriali dell’alimento.

Semiconserve

Sono prodotti alimentari conservabili la stabilità dei quali, oltre che dal processo di conservazione adottato, è limitata dalle condizioni ambientali, per cui in molti casi è necessario ricorrere a particolari accorgimenti (basse temperature, atm più o meno modificate) per garantire la conservabilità. Le distinguiamo in due gruppi:

• Semiconserve con pH uguale o > a 4,5 pastorizzate, la stabilità delle quali viene ottenuta con l’impiego combinato delle due seguenti tecniche: °chiusura in contenitori ermetici ai liquidi, gas, microrganismi nelle normali condizioni d’uso e stoccaggio, °trattamento termico di pastorizzazione, od altro autorizzato, analogo negli scopi. Tali conserve devono riportare la dicitura “da conservare in frigorifero”.
• Semiconserve a qualsiasi pH, sono prodotti alimentari stabilizzati sia mediante l’aggiunta di sostanze inibitrici dello sviluppo microbico, e degli altri agenti di alterazione, sia mediante processi atti a conferire al prodotto particolari caratteristiche protettive nei confronti dello sviluppo dei microrganismi dannosi che di altri agenti di alterazione. (Prodotti acidificati, essiccati, salati, fermentati...). Possono richiedere o meno la presenza di una confezione ermetica.

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Trasformazione industriale di frutta e ortaggi

Tecnologie per la produzione di conserve e semiconserve vegetali.

La conservazione degli alimenti mediante l’uso del calore (Pastorizzazione e sterilizzazione)

Nicolas Appert

Nato in Francia nel 1749 a Chalons-sur-Marne (oggi Chalons-en-Champagne). Nel 1810 scrive un trattato: L’arte di conservare per diversi anni tutte le sostanze animali e vegetali. Nello stesso anno venne brevettato da Heine e Durand il contenitore in banda stagnata; dopo essersi recato all’azienda di Hall e Donkin anche Appert adottò i contenitori in banda stagnata.

Pastorizzazione e sterilizzazione

Sono due operazioni basate sul trasporto di calore. Il loro scopo è quello di aumentare la conservabilità nel tempo dei prodotti alimentari.

Con la pastorizzazione si mira a distruggere le forme vegetative dei microrganismi, ed in particolare di quelli pericolosi per la salute dell’uomo, e ad inattivare gli enzimi più termolabili che possono alterare gli alimenti. Gli alimenti trattati per pastorizzazione si conservano per un periodo di tempo comunque limitato, più o meno lungo in dipendenza dell’intensità del trattamento termico, della natura del prodotto, della carica iniziale di microrganismi presenti e dalle condizioni di conservazione.

Con la sterilizzazione si mira alla distruzione di tutti i microrganismi e all’inattivazione degli enzimi in grado di alterare l’alimento. Un prodotto sterilizzato è in grado di conservarsi anche per periodi lunghi di tempo, anche diversi anni, ed anche in questo caso in dipendenza di una serie di fattori.

Tradizionalmente vengono definiti trattamenti di pastorizzazione tutti i trattamenti effettuati a temperature inferiori a 100°C e trattamenti di sterilizzazione quelli effettuati a temperature superiori. Questa definizione non è corretta, infatti è più corretto definire i due trattamenti sulla base degli effetti che questi hanno sull’alimento e sulla sua conservabilità. (Il latte trattato a 75°C per 15s è pastorizzato, la sua conservabilità è limitata nel tempo; nelle stesse condizioni il succo di limone è sterilizzato in quanto si può conservare per mesi. Il motivo è che nel latte il pH è 6,8 mentre nel succo di limone il pH è 2,8). Ecco quindi perché è errato definire i due trattamenti solo sulla base delle temperature dei trattamenti.

Distruzione termica dei microrganismi

Bigelow ha trovato una relazione matematica semplice che rappresenta la cinetica di distruzione termica dei microrganismi ad una temperatura costante.

La I equazione di Bigelow può essere scritta in questo modo: log N = log N₀ - θ/D, rappresenta l’equazione di una retta dove log N₀ rappresenta l’ordinata all’origine e 1/D il coefficiente angolare. Riportando in grafico log N in funzione di θ su carta semi-log, si ottiene la curva di sopravvivenza per quella popolazione microbica a quella temperatura letale.

Permette di conoscere la popolazione microbica sopravvissuta a trattamenti effettuati per diversi tempi a quella temperatura. Per valori elevati di θ il valore della popolazione microbica ]jU_>T'LTEQUA?'9TU'QUAE_E\?>U/QU diventa 10^-1, 10^-2 etc., ma non diventa mai 0, questo significa che la sterilità assoluta non esiste. Di conseguenza per sterilità si intende quella commerciale, che si ottiene a seguito di un trattamento termico in grado di ridurre di un certo numero di ordini di grandezza una $)*#n popolazione di spore di un microrganismo molto termoresistenteS d9 Curva di sopravvivenza.)" 15 +)"0# 042#51&)"# (44,,104 %( 15)001%0# %( 15%+#,0%50)()+4&%*)

Nella I equazione di Bigelow D è detto tempo di riduzione decimale, in quanto rappresenta il <? /LTEU<UL?X tempo necessario per ridurre di 10 volte la popolazione microbica. Logicamente questo, #2"%774,,104 5#5 (47)50% &%4 3)"# ?//_<]L? tempo è costante a temperatura costante. I valori relativi ai principali microrganismi di >_> T/U/LT interesse nel settore alimentare sono reperibili in letteratura, e generalmente sono riferiti alla temperatura di 121°C. D dipende da molti fattori; innanzitutto dipende dal tipo di #004)5) % ,)$140# (4 15 0"%00%&)50# microrganismo, dalla fase di crescita in cui si trova il microrganismo; (le spore sono molto più (4 15 +)"0# 51&)"# (4 #"(454 (4 resistenti, quindi D sarà > rispetto alle forme vegetative, dove D sarà <); dipende dal pH del TX'UQ!_EL?>LT'<?' mezzo, dall’umidità del mezzo; ma soprattutto dipende dalla temperatura (D= f(t) ). (4 ,2#") (4 15 &4+"#"$%54,&#

La II legge di Bigelow è rappresentata dalla formula: log(D₁/D₂)=(t₂-t₁)/z; permette di calcolare il tempo di riduzione decimale D alla temperatura t₂, quando siano noti D alla temperatura t₁ e z. (z ha le dimensioni di una temperatura). z è la differenza di temperatura che determina -8 +4+*4 *#$%"40&4+4 *% 2#2#*%34#5) una variazione di 10 volte di D, in altri termini rappresenta quell’aumento di temperatura che determina un’accelerazione di 10num. volte della velocità di distruzione

Rappresentazione grafica del concetto di z. termica del microrganismo. z permette quindi di calcolare i tempi di sterilizzazione alle diverse temperature. Per le spore dei microrganismi termoresistenti z è dell’ordine dei 10°C, per le forme vegetative è dell’ordine dei 4-5°C. I valori di z si per i microrganismi che per le reazioni chimiche p o s s o n o e s s e re f a c i l m e n t e n reperiti in letteratura.

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Trasformazione industriale di frutta e ortaggi

Tecnologie per la produzione di conserve e semiconserve vegetali.

Lo scopo principale dei trattamenti termici realizzati sui prodotti alimentari per aumentare la loro conservabilità è quello di distruggere i microrganismi e inattivare gli enzimi che possono essere responsabili delle alterazioni dell’alimento. Il trattamento non deve alterare, dal punto di vista nutrizionale e sensoriale, il prodotto. Quindi si tratta di ottimizzare il processo nel senso di identificare la temperatura ed il tempo ottimali per il trattamento.

Un dato aumento della temperatura di trattamento termico accelera molto di più la velocità di distruzione dei microrganismi che non la velocità delle reazioni chimiche che danneggiano il prodotto. Un trattamento termico è tanto migliore quanto più viene condotto a temperature elevate per brevi tempi. A#50"#**#'(4'15'2"#+),,#'(4'

Durante la sterilizzazione (o pastorizzazione) di un prodotto la temperatura di quest’ultimo, 0)"4*433%34#5) non è costante. Dopo aver integrato l’espressione K è stato posto fuori dal dN/N= -K dθ,