Paniere Tecnologia e qualità degli alimenti

Lezione 010

1. Descrivi quali sono i vantaggi dell'evaporazione sottovuoto, rispetto quella a pressione atmosferica

I vantaggi dell'evaporazione sottovuoto rispetto a quella a pressione atmosferica derivano principlamente

dall'abbassamento della temperatura di ebollizione del prodotto e dalle conseguenti modifiche sul fabbisogno energetico e

sulla qualità del prodotto finito e sull'efficienza dello scambio termico.

1. Abbassamento della temperatura di ebollizione: la riduzione della pressione comporta un aumento del grado di

vuoto con conseguente abbassamento del punto di ebollizione. Questa riduzione di temperatura è cruciale negli alimenti

perché: evita fenomeni di degradazione termica; limita reazioni indesiderate come imbrunimento, perdita di vitamine

termolabili, degradazione aromatica; permette di trattare prodotti termolabili riducendo danni termici.

2. Riduzione dell’energia totale richiesta per l’evaporazione: è richiesta meno energia per raggiungere il punto di

ebollizione. Infatti, nonostante il calore latente aumenti leggermente a temperature inferiori, la forte riduzione del calore

sensibile comporta un risparmio energetico totale.Questo significa che evaporare sotto vuoto è più efficiente a parità di

concentrazione.

3. Minore danno termico ai prodotti alimentari: la minore presenza di ossigeno limita i processi ossidativi e ciò

comnporta una migliore conservazione delle proprietà sensoriali e nutrizionli del prodotto. Gli evaporatori sottovuoto

sono fondamentali per prodotti termolabili.

4. Miglioramento del coefficiente di scambio termico

La minore temperatura di ebollizione riduce grazie la viscosità e le resistenze al trasferimento di calore. Questo fa si che il

processo diventi più rapido ed efficace.

5. Migliore qualità del vapore e ridotta incrostazione

A temperature inferiori si riducono le incrostazioni sulle superfici riscaldanti, i fenomeni di degradazione termica dei

residui, la formazione di schiume e depositi. Questo fa si che ci sia migliore igienicità, maggiore continuità produttiva,

continuita del processo.

6. Controllo più preciso del processo (o miglior controllo del processo)

Il vuoto consente: regolazione accurata della temperatura di ebollizione, evaporazione più omogenea (anche per prodotti

ad alta viscosità), minor rischio di surriscaldamento locale. Ciò permette di lavorare anche prodotti molto delicati o ad

alta viscosità.

Lezione 020

1. Riportare e descrivere i principali modelli matematici usati per descrivere il comportamento reologico di

prodotti alimentari fluidi e pastosi. (p. 463)

Nei fluidi alimentari la relazione tra τ e γ̇ assume spesso un andamento non lineare, descrivibile tramite dei modelli

matematici che condensano determinati processi (rompere strutture gelificate, disaggregare particelle, orientare fibre o

catene polimeriche, deformare particelle solide o goccioline) in parametri misurabili.

1. Modello Newtoniano

Equazione: τ=µγ

Descrive una relazione lineare tra sforzo e gradiente di velocità. La velocità è costante (indipendente dal fluido). Vale

solo quando non sono presenti strutture interne da disaggregare (o sono trascurabili).

Esempi alimentari: acqua, soluzioni zuccherine diluite, oli leggeri. Quindi vale per strutture molto semplici.

2. Modello di Bingham (fluido plastico)

Equazione: τ=τ +k γ

0 b

Interpretazione fisica (dal testo): Descrive i fluidi plastici con struttura gelificata o reticolata, che iniziano a scorrere

solo superata una soglia di scorrimento (τ . La viscosità apparemte diminuisce con il gradiente di velocità γ

0)

Esempi alimentari: passata di pomodoro, maionese, puree dense, sospensioni concentrate.

3. Modello di Ostwald–de Waele (Legge di potenza / Power Law)

Equazione: τ=k γ ˙n

Descrive fluidi di pseudoplsatici. La viscosità non è costante: k è l'indice di consistenza ed n quello di flusso. La viscosità

diminuisce con il gradiente di velocità (shera-thinning).

Esempi alimentari: yogurt, ketchup, emulsioni, creme, puree. Tipico dei prodotti il cui scorrimento richiede

disaggregazione di particelle.

4. Modello di Herschel–Bulkley (legge di potenza generalizzata)

Equazione: τ=τ +k γ ˙n

0 hb

Significato: Modello generalizzato che combina un comportamento plastico (soglia di scorrimento) con un

comportamento pseudoplastico. Estende i modelli di Bingham e Ostwald.

Esempi alimentari: ketchup, creme, impasti viscosi, sospensioni alimentari strutturate.

5. Modello di Casson

Equazione: √τ=√τ +√k + γ˙

0 c √

Significato fisico: Adatto a sistemi con interazioni particellari forti e microstrutture complesse. Usa radici quadrate per

descrivere la soglia di scorrimento e viscosità.

Esempi alimentari: cioccolato fuso, emulsioni dense, sospensioni proteiche.

I modelli matematici permettono di sintetizzare questo comportamento complesso in parametri misurabili:

• τ₀: energia necessaria per superare la prima barriera (gelificazione, reticoli, cluster).

• k o k_b: indice di consistenza, legato alla resistenza complessiva allo scorrimento.

• n: indice che descrive il modo in cui la viscosità diminuisce con lo sforzo (shear-thinning).

Il comportamento reale, costituito da tratti spezzati e non lineari, viene quindi “smussato” in una curva continua tramite

questi modelli.

Sintesi finale

I principali modelli reologici descrivono come la viscosità diminuisce quando l’energia fornita viene progressivamente

impiegata per:

•rompere strutture gelificate,

•disaggregare particelle,

•deformarle e orientarle nel senso del moto.

I parametri dei modelli (τ₀, k, n, k_b, k_c) permettono di quantificare questi fenomeni e di caratterizzare in modo efficace

fluidi alimentari complessi.

Lezione 025

1. Calcola il tempo di trattamento necessario a 85° per ottenere 10 riduzioni decimali di un microorganismo il

cui D a 75°C 2 minuti e lo z 5 (p. 558)

Dati • D = D = 2 min

Tref 75

• T = 75°C

ref

• T = 85°C

x

• z = 5°C

• Numero riduzioni decimali N = 10

1. Calcolo di D85 usando la 2ª legge di Bigelow

D =D ((T −T ) / z))

⋅10

tx Tref ref x

Sostituiamo i valori:

D 2 x 10 x ((75-85)5))= 2 x 10 = 0,02 min

-2

tx =

2. Calcolo del tempo di trattamento a 85°C necessario per 10 riduzioni decimali

t=N⋅D =10 0.02=0.2 min = 12 secondi

⋅

Tx

Lezione 031

1. Perch per sterilizzare un prodotto bisogna operare in ambienti pressurizzati? (p. 678 + 669)

Per sterilizzare un prodotto bisogna operare in ambienti pressurizzati perchè le temperature di sterilizzazione sono

superiori a 100°C e quindi sono più ele