Appunti di Chimica e tecnologia del latte

TECNOLOGIE DI RISANAMENTO DEL LATTE ALTERNATIVE AI TRATTAMENTI TERMICI:

Il latte crudo è un alimento altamente deperibile, di conseguenza un passaggio fondamentale nel processo di

produzione di latte alimentare è il risanamento del latte dai microrganismi patogeni, i quali vengono inattivati e

allontanati, in modo da rendere il latte idoneo al consumo umano e portare anche ad una estensione della shelf-life.

Con la crescita demografica (in futuro la popolazione mondiale raggiungerà i 9,8 miliardi di persone nel 2050 e 11

miliardi nel 2100) la domanda di latte andrà anch’essa ad aumentare, soprattutto in paesi esterni all’unione europea,

perciò bisognerà esportare più latte e di conseguenza produrre più latte, attuando alcune possibili soluzioni.

Le possibili soluzioni per poter contrastare questa domanda di latte sempre più crescente e poter soddisfare il maggior

numero di persone possono essere:

- Maggiore produzione di latte

- Riduzione degli sprechi

- Allungamento della shelf-life

- Alimenti più nutrienti 78

Tagliabue Federico

Allungare la shelf-life significa aumentare anche il tempo disponibile per:

▪ la riattivazione degli enzimi

▪ la lisi delle cellule batteriche

▪ i fenomeni enzimatici

▪ le reazioni chimiche

La qualità del latte crudo di partenza, l’intensità dei

trattamenti termici e la combinazione tempo-temperatura di

conservazione, sono 3 elementi fondamentali tutti correlati che

intervengono e influenzano la qualità del latte e la sua shelf-life.

Osservando la tabella è possibile notare che all’aumentare della severità del trattamento termico diminuisce la

qualità nutrizionale, diminuiscono le sieroproteine solubili e aumenta la furosina.

Per quanto riguarda i trattamenti termici di risanamento del latte, la pastorizzazione e la sterilizzazione UHT sono le

tecnologie più diffuse e conosciute nel mondo, utilizzate per risanare il latte, ma non sono le uniche esistenti, infatti

esistono e si stanno sviluppando anche altre tecniche e tecnologie non convenzionali di risanamento, le quali sono

caratterizzate da una riduzione del danno nutrizionale e sensoriale al latte alimentare e da un maggior abbattimento

dei patogeni a livelli di assoluta sicurezza.

È quindi molto importante che una tecnologia non convenzionale, per essere una alternativa valida e “farsi valere” in

mezzo alle tecnologie convenzionali deve cercare di ridurre i danni nutrizionali e sensoriali nel latte durante il

trattamento. 79

Tagliabue Federico

Riscaldamento ohmico:

Il riscaldamento ohmico rientra nella categoria dei processi termici delle tecnologie non convenzionali, il quale

consiste nel far passare la corrente elettrica direttamente nel latte mediante elettrodi inseriti nella matrice alimentare,

si ottiene così un riscaldamento istantaneo e volumetrico e si ottiene una pastorizzazione o una sterilizzazione.

Il grasso funge da isolante e non consente il trasferimento di corrente elettrica, perciò i batteri in prossimità della

componente grassa possono non essere inattivati. Gli alimenti grassi infatti non sono buoni conduttori e non sono

consigliati per questo trattamento, a differenza delle marmellate che sono conduttori medi e le uova o i succhi di frutta

che sono buoni conduttori.

Le variabili di questa metodologia risultano essere: campo elettrico, conducibilità e composizione.

Attraverso il riscaldamento ohmico si ha una migliore inattivazione microbica rispetto alla pastorizzazione

convenzionale in latte magro nei confronti di E. coli, S. typhymurium e L. monocytogenes.

L’inattivazione enzimatica aumenta all’aumentare del campo

elettrico applicato ed è migliore dei trattamenti convenzionali per

enzimi con gruppi prostetici.

Il danno termico (denaturazione delle sieroproteine, furosina)

risulta essere simile al trattamento convenzionale a 120-140°C

per 0.4-155 secondi.

I meccanismi di inattivazione microbica di questo metodo

risultano essere l’inattivazione termica e l’elettroporazione, la

quale si basa sulla formazione di pori sulla parete cellulare dei

batteri a causa di uno squilibrio ionico dato dal passaggio della

corrente elettrica.

I vantaggi del riscaldamento ohmico risultano essere:

• Riscaldamento rapido

• Basso fouling

• Conserva il valore nutrizionale dell’alimento

• Istantanea accensione e spegnimento

Gli svantaggi del riscaldamento ohmico risultano essere:

• I lipidi non sono buoni conduttori

• Riscaldamento non uniforme 80

Tagliabue Federico

Microonde (MW):

Il principio di questo metodo è la radiazione

elettromagnetica che collide all’interno dell’alimento e porta

alla generazione di calore. Il meccanismo di riscaldamento è

basato sulla conduzione ionica e sulla rotazione dipolare.

La conduzione ionica consiste nel trasferimento di energia nei

pori che si vengono a creare e portando ad una rotazione

dipolare che provoca riscaldamento. Questa tecnica è molto

diffusa in molti alimenti, ma non per il latte.

Attraverso l’utilizzo di frequenze da 915 e 2450 MHz con

penetrazione di 8-22 cm e 2-8 cm rispettivamente, si ottiene

un effetto pari alla pastorizzazione o alla sterilizzazione.

Con questa tecnologia non convenzionale si ottiene una buona inattivazione microbica nei confronti di B. subtilis, S.

aureus e Salmonella Spp. in prodotti derivati del latte. 5 log di riduzione di S. aureus e E. coli sono stati osservati in

latte crudo riscaldato a 75°C per 20 s.

Tuttavia sono stati osservati maggiori prodotti della reazione di Maillard e una minore inattivazione di ALP rispetto al

trattamento convenzionale. Inoltre è stato osservato un effetto non termico consistente nella denaturazione e

conseguente aggregazione delle sieroproteine.

Attraverso questa tecnica però si ottiene un superiore profilo sensoriale (minore imbrunimento e astringenza).

I vantaggi del trattamento a microonde risultano essere:

• Riscaldamento rapido

• Basso fouling

Gli svantaggi del trattamento a microonde risultano essere:

• Riscaldamento non uniforme

• Difficoltà di controllo del processo

• Alti costi

Gli alimenti idonei a questa tipologia di trattamento sono soprattutto gli alimenti solidi.

Radiofrequenze (RF):

Questa tecnica non convenzionale delle radiofrequenze è l’ultima delle tre tecniche che rientrano nei processi termici

e consiste nel far passare delle onde radio attraverso l’alimento, dove inoltre ci sono 3 frequenze precise consentite

(13.56; 27.12 e 40.68 MHz).

Le onde radio attraversano l’alimento che si riscalda a causa della collisione delle particelle ionizzate, ottenendo un

riscaldamento volumetrico basato sulla conduzione ionica e sulla rotazione dipolare e ottenendo un effetto pari alla

pastorizzazione.

Questa tecnica ha però poche applicazioni sul latte, specialmente su impianti pilota, mentre gli impianti commerciali

sono disponibili per essiccazione, scongelamento e cottura della carne.

I vantaggi del trattamento a radiofrequenze risultano essere:

• Riscaldamento rapido

• Penetrazione profonda, maggiore delle MW

Gli svantaggi del trattamento a radiofrequenze risultano essere:

• Riscaldamento non uniforme

• Alti costi

I migliori risultati sull’inattivazione microbica si sono ottenuti in combinazione con trattamenti termici convenzionali.

Questo permette di impiegare tempi/temperature più miti che risultano in minime modifiche sensoriali e nutrizionali

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Tagliabue Federico

Alte pressioni (HPP):

In questo caso si è in presenza di un processo tecnologico non convenzionale non termico.

Le alte pressioni vengono esercitate attraverso un mezzo (acqua o soluzione idroalcolica) su prodotti confezionati, ed

è perciò un processo discontinuo (o semi-continuo). Tratta quindi l’applicazione di pressioni idrostatiche comprese

tra 100 e 1000 MPa attraverso un medium, generalmente acqua, all’alimento confezionato.

In accordo al principio isostatico, l’alimento si riscalda istantaneamente, quasi istantaneamente nel caso del latte.

È un processo di risanamento del latte a freddo, dove le

temperature non superano i 40 gradi. In Messico e in

Australia viene venduto il latte “cold pressed milk”, dove il

latte viene raccolto, poi imbottigliato non omogenizzato e

crudo, successivamente viene applicata l’alta pressione sul

latte confezionato, uscendo dall’autoclave è freddo, viene

prelevato e messo direttamente nelle cassette per la

distribuzione e la vendita (è scritto però che il latte, non

essendo omogenizzato, può separarsi e il grasso affiorare).

Attraverso questo processo dalla durata massima di

30 minuti e dove la temperatura solitamente non

supera i 40°C, si ottiene un effetto pari alla

pastorizzazione.

I trattamenti al latte crudo (600 Mpa per 5’ a 40°C su

impianto industriale) sono in grado di distruggere i

patogeni e di ridurre la CBT di 2 log, inoltre si ha una

diminuzione significativa di α-La e β-Lg con modifiche reversibili alla caseina.

Si ha una bassa efficienza di inattivazione sulle spore che resistono fino 1000 Mpa e occorrono temperature tra 60-

90°C, inoltre si ha un minimo effetto su composti a basso peso molecolare (vitamine, composti volatili).

I vantaggi del trattamento ad alte pressioni risultano essere:

• Si applicano basse temperature

• Prodotto percepito come fresco

• Maggiore bio-accessibilità del calcio

• Minori consumi di energia rispetto ai processi termici convenzionali

Gli svantaggi del trattamento ad alte pressioni risultano essere:

• Spore inattivate solo a pressioni ultra alte

• Processo semi-continuo

• Alti costi iniziali

Di questa tecnologia sono presenti degli impianti industriali per molti alimenti confezionati (carne, vegetali, succhi di

frutta, molluschi e latte).

Campi elettrici pulsati (PEF):

Questa tecnologia non convenzionale si basa sul passaggio di corrente elettrica alternata mediante elettrodi a

contatto con l’alimento. Il surriscaldamento è evitato dalla somministrazione di brevi impulsi elettrici (1-60 µs) ad alta

tensione (5-50 kV). Il suo effetto antimicrobico si affida al campo elettrico (elettroporazione).

Per evitare che il latte si surriscaldi somministro la corrente ad impulsi, vengono somministrati degli impulsi elettrici

dalla durata breve e variabile. È una tecnologia di tipo non termico, quindi non surriscalda il latte, proprio grazie a

questi brevi impulsi che non danno un elevato e prolungato effetto termico, perciò dà un minimo impatto sui

componenti del latte,

dando ottimi contributi

e risultati in termini di

freschezza e ottenendo

un effetto pari alla

pastorizzazione. 82