Appunti Tecnologie della ristorazione

CUOCERE A MICROONDE

Esporre gli alimenti a un flusso di onde elettromagnetiche che mettono in vibrazione le molecole

polari/cariche; questo movimento genera, direttamente all'interno dell'alimento, il calore necessario alla

cottura. La velocità e la profondità del riscaldamento, nonché l’assenza di liquidi o condimenti, determina una

forte ritenzione di nutrienti. Non sempre la cottura è omogenea e non si ottengono effetti di tostatura. Occorre

evitare l’impiego di metalli.

Nel settore alimentare e particolarmente in quello della ristorazione (domestica e collettiva) l'impiego delle

microonde quale mezzo rapido di riscaldamento degli alimenti é in progressiva ascesa. Negli USA si calcola che

oltre il 70% delle famiglie possieda ed usi regolarmente il forno o cuocitore a microonde, mentre anche le

applicazioni industriali (scongelamento, precottura, scottatura, disidratazione, cottura dei prodotti da forno)

sono ormai ampiamente utilizzate, così come la produzione di nuove formulazioni ottimizzate per il rapido

ricondizionamento a microonde.

In Italia l'interesse é più recente anche per le resistenze dovute alla cultura gastronomica tradizionale ancora

egemone: il trend é comunque positivo e ovviamente ha scatenato il tipico girotondo di sospetti (sicurezza,

qualità nutrizionale, comodità, rapporto costo/prestazioni) che fa da corollario ad ogni innovazione negli stili

alimentari.

In realtà la cottura a microonde pone più di un problema di classificazione dal punto di vista dell'ideologia

culinaria (il cibo cotto a microonde non é bollito, né arrostito, né fritto, né brasato), mentre la forma di

adduzione del calore (un campo di onde elettromagnetiche), essendo di natura fisica differente da quella delle

fonti tradizionalmente impiegate (che implicano trasporto di calore per conduzione o convezione), sfugge alla

verifica dell’esperienza quotidiana e dunque genera forti perplessità sul versante salute/sicurezza.

Lo sviluppo tecnologico

Lo Scientific Status Summary dell'IFT evidenzia i seguenti fattori e le seguenti opportunità strategiche nello

sviluppo delle applicazioni (alimentari e culinarie) delle microonde:

1. nuovi stili alimentari (instant food) e nuova stratificazione demografica (single, famiglie mononucleari);

2. il successo crescente dei convenience foods refrigerati e surgelati;

3. la disponibilità di nuovi modelli di cuocitore, dotati di una vasta gamma di caratteristiche di potenza e

di prestazioni di riscaldamento;

4. l'impiego di aromatizzanti, emulsionanti, agenti di imbrunimento o di sostanze che generano una

struttura reologica "croccante" nella produzione di nuovi "microwaveable foods";

5. lo sviluppo di materiali di imballaggio particolari, suscettibili alle microonde onde generare un

riscaldamento superficiale dei prodotti (prodotti da forno, pizza, pop corn);

6. la questione cessione e migrazione, attraverso l'interfaccia alimento-imballaggio, di antiossidanti,

plasticizzanti, emulsionanti, e stabilizzanti impiegati durante la polimerizzazione dei film plastici;

7. i problemi di sicurezza, di collaudo e di manutenzione degli elettrodomestici.

Proprietà e caratteristiche delle onde elettromagnetiche

La Radiazione Elettromagnetica è costituita da due campi che oscillano in due piani tra loro perpendicolari:

Campo Elettrico (E) e Campo Magnetico (H) è il numero di oscillazioni complete- 

La frequenza è inversamente proporzionale alla lunghezza d’onda, secondo la relazione: v = f dove v è la



velocità dell’onda (c nel vuoto, inferiore in altri mezzi), f è la frequenza e è la lunghezza d’onda. Quando le

onde attraversano l’interfaccia di mezzi diversi, la loro velocità cambia ma la frequenza rimane costante.

Cosa sono le microonde

Le microonde sono generate da un circuito elettromagnetico (magnetron), che converte l'energia elettrica a

bassa frequenza (50 cicli/secondo, Hertz, Hz) in un campo elettromagnetico la cui polarità oscilla (cioè cambia

di segno e direzione) oltre 2 miliardi di volte al secondo.

Nei forni a microonde, il campo elettromagnetico prodotto dal magnetron è inviato, tramite apposite guide

d'onda, in una cavità (il forno), le cui pareti sono costituite da materiali che riflettono le microonde verso

l'alimento. Il riscaldamento è generato dall'interazione fra il campo elettromagnetico oscillante e la struttura

molecolare, elettricamente dipolare, propria di alcuni componenti degli alimenti e soprattutto dell'acqua. La

penetrazione ed il riscaldamento anche negli strati interni sono istantanei, al contrario dei metodi classici che

trasferiscono il calore dalla superficie al centro del prodotto, 10-20 volte più lentamente.

Investite dalle microonde, le molecole a struttura dipolare tendono infatti a ruotare su se stesse per allinearsi

con il campo elettrico oscillante e ciò comporta la rottura dei legami deboli ad idrogeno con le altre molecole

e dunque la generazione di calore per effetto della frizione e dell'attrito molecolare.

Gli ioni positivi e negativi corrispondenti ai sali presenti negli alimenti (ad esempio il cloruro di sodio)

interagiscono anch'essi con il campo elettrico, migrando verso le regioni di carica opposta: anche questo

effetto di migrazione avanti indietro genera calore poiché vengono distrutte le interazioni precedenti, sempre

basate su legami ad idrogeno ed elettrostatici. ll calore così generato dentro il prodotto è poi trasferito per

conduzione. Lo spessore di penetrazione delle microonde dipende dalle proprietà fisiche e dielettriche del

materiale e può variare significativamente con la temperatura, la frequenza del campo elettromagnetico,

nonché con la composizione chimica dell'alimento (in generale 2-3 cm).

Le convenzioni internazionali limitano in Europa alla frequenza di 2450 MHz le applicazioni alimentari delle

microonde: non sempre questa frequenza risulta ottimale, soprattutto per gli impieghi industriali, poiché

dotata di inferiore potere penetrante negli alimenti fortemente umidi. Negli USA le applicazioni più selettive

(scongelamento, disidratazione sotto vuoto) sono spesso condotte alla frequenza inferiore di 915 MHz, che

garantisce una maggiore omogeneità dei profili di temperatura che si stabiliscono nell'alimento. In modo più

specifico, i fattori principali che condizionano gli impieghi delle microonde sono riconducibili alle proprietà

fisiche e dielettriche degli alimenti, ai profili di riscaldamento, alle prestazioni in termini di inattivazione

microbica ed alla sicurezza.

Schema di un forno a microonde

Le microonde sono generate da tubi sotto vuoto detti Magnetron. Il magnetron converte l’energia elettrica in

energia elettromagnetica. L’energia delle microonde è trasmessa nella guida metallica, che la trasmette nella

cavità di cottura, dove incontra l’agitatore a lame metalliche che ruota lentamente.

L’effetto è di disperdere uniformemente le microonde in tutta l’area di cottura. Alcune onde vanno

direttamente verso il cibo, altre rimbalzano sulle parete di metallo e sono dirette verso l’alimento; grazie a

speciali schermi metallici, le mircoonde sono riflesse dalla porta. Così, l’energia delle microonde raggiunge

tutta la superficie dell’alimento, da tutte le direzioni.

Tutta l’energia rimane all’interno della cavità.

Quando la porta viene aperta o il timer si

azzera, si ferma la produzione di microonde.

Relazione fra proprietà dielettriche e contenuto in umidità

Le caratteristiche dielettriche degli alimenti (', costante dielettrica relativa, ovvero abilità di un materiale

",

nell'immagazzinare energia elettromagnetica; costante di perdita dielettrica, ovvero capacità del materiale

"/',

di dissipare l'energia elettromagnetica sotto forma di calore; nonché il loro rapporto, tan d = fattore di

dissipazione) presentano una ampia variabilità in funzione dell'umidità degli alimenti (soprattutto) e della loro

composizione.

Conseguentemente, nel caso dell'irraggiamento di miscele complesse, alcune componenti tendono ad

assorbire selettivamente l'energia elettromagnetica e quindi a riscaldarsi con una velocità superiore. Poiché

oltre alla generazione interna di calore, nel caso del riscaldamento a microonde, permangono meccanismi di

trasporto conduttivo e convettivo, anche il calore specifico dei diversi ingredienti (sovente correlato in modo

inverso al fattore di dissipazione) gioca un ruolo attivo nel complicare il profilo di temperatura dell'alimento,

che spesso presenta parecchie disomogeneità.

Variabili che influenzano la cottura a microonde

Generalmente, tanto maggiore é il contenuto in acqua ed in sali di un prodotto, tanto minore risulta lo

spessore di penetrazione delle microonde (definito come la distanza dalla superficie dell'alimento in cui la

potenza trasmessa si é ridotta del 67%). Questa caratteristica determina profili di riscaldamento piuttosto

disomogenei nei prodotti molto umidi (ad esempio, gli ortaggi) ma trova applicazione positiva quanto diventa

necessario riprodurre condizioni di tostatura o arrostitura superficiali: in questo caso basta ricoprire la

superficie dell'alimento con sale.

Nei prodotti ad inferiore contenuto di umidità il riscaldamento é più uniforme, sebbene l'assorbimento di

energia (quindi anche la velocità di riscaldamento) decada drammaticamente.

Ingredienti quali i grassi, che hanno una polarità elettrica inferiore, generano una quantità minore di calore.

Conseguentemente gli alimenti molto ricchi in acqua si riscaldano più velocemente di quelli ricchi in grassi.

Tuttavia, poiché il calore specifico del grasso (quantità di energia necessaria per innalzare la temperatura di

una certa massa di grasso) è inferiore a quello dell’acqua, viene parzialmente compensato il più basso calore

di frizione: così il bacon si riscalda più velocemente delle carni magre.

Nelle formulazioni a più componenti (sfoglie con riempimenti) queste differenti proprietà termiche possono

determinare una serie di problemi, poichè la velocità di generazione del calore è talmente elevata che viene a

mancare il tempo per un riequilibrio della temperatura per effetto dei fenomeni di conduzione e di convezione.

Le conseguenze sono quei fenomeni di surriscaldamento e di rapida evaporazione locale dell’acqua che

alterano la struttura del prodotto cotto (fratture, esplosione). L'aggiunta di agenti di gelificazione (amidi

speciali, addensanti) come ingredienti secondari può moderare il manifestarsi di queste alterazioni.

Altre variabili che infl