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TRATTAMENTI TERMICI CON RISCALDAMENTO
Si tratta di riscaldamento di un prodotto fino al raggiungimento di temperature predefinite che vengono mantenute per un periodo di tempo sufficiente a garantire una programmata riduzione e/o eliminazione della microflora naturalmente presente nell'alimento. Nella pratica industriale i trattamenti termici maggiormente utilizzati sono rappresentati dalla sterilizzazione e dalla pastorizzazione.
STERILIZZAZIONE
Si riferisce a trattamenti (accoppiata tempo temperatura) effettuati con l'obiettivo di eliminare sia le forme vegetative che le spore di patogeni e alterativi. Il trattamento principale è l'applicazione di temperature per tempi tali da ottenere 12 riduzioni decimali delle spore di Clostridium botulinum.
PASTORIZZAZIONE
Si riferisce a trattamenti (accoppiata temperatura tempo) meno severi realizzati impiegando temperature e tempi variabili. In funzione del tempo e della temperatura adottati, tali trattamenti devono
essere in grado di ridurre la carica microbica al fine di garantire la sicurezza e la stabilità entro i limiti di shelf-life, alla temperatura di refrigerazione. L'effetto è efficace per le forme vegetative dei microrganismi causa di malattie alimentari, per molti batteri Gram negativi e le forme vegetative di molti microrganismi Gram positivi, per i lieviti e le muffe, per le spore meno termoresistenti. Non è efficace per le spore batteriche termoresistenti.
Definizioni importanti:
- sterilità: assenza di cellule e spore in forma vitale;
- sicurezza microbiologica: assenza di microrganismi causa di malattie alimentari o presenza entro i limiti stabiliti (anche in presenza della condizione di sicurezza microbiologica un alimento può non essere sicuro, a causa di altri pericoli non microbiologici);
- stabilità microbiologica: assenza di alterazioni entro la shelf-life.
In base a queste definizioni possiamo dire che:
Un alimento STERILE
può NON ESSERE SICURO (se sono presenti tossine termostabili o altri composti tossici non di origine microbica).
Un alimento STERILE può NON ESSERE STABILE (può subire alterazioni NON di origine microbica o da enzimi liberati da cellule lisate).
Un alimento SICURO può non essere STERILE se è STABILE (es gli alimenti fermentati).
Quindi:
Non è necessaria la sterilità per avere la sicurezza. Un alimento sterile può alterarsi. La stabilità di un alimento è definibile entro i termini della shelf-life, che può essere variabile.
Per la messa a punto di un trattamento termico è necessario conoscere la resistenza termica dei microrganismi degradativi e potenzialmente fonte di rischio presenti nel prodotto, conoscere come questa sia influenzata da parametri chimico-fisici (stato fisico del prodotto, pH, attività dell'acqua..), compositivi (presenza di grassi, proteine, Sali, solidi solubili..), di processo (temperatura,
Cinetica di inattivazione termica dei microrganismi:
Ad elevate temperature la riduzione del numero di cellule di una popolazione omogenea di microrganismi, appartenenti ad una coltura pura, è funzione del tempo di esposizione al calore e presenta un andamento esponenziale negativo:
N = N0 e-kt
dove N0 è il numero di cellule vitali dopo un tempo di trattamento t0, N è il numero di cellule vitali presenti al tempo t, t è il tempo di trattamento, k è la costante di morte termica alla temperatura T.
Riportando in grafico il numero di microrganismi sopravvissuti (espressi in termini logaritmici) in funzione del tempo di esposizione ad una determinata temperatura di trattamento, è possibile costruire la curva di sopravvivenza.
Tale curva segue una cinetica del primo ordine, vale a dire la velocità di morte di un microrganismo è costante, cioè in ciascuna
unità di tempo viene distrutta una medesima percentuale di microrganismi. Se la cinetica è del primo ordine, allora si può definire il (D). TEMPO DI RIDUZIONE DECIMALED = tempo necessario per ridurre di 10 volte la popolazione microbica ad una certa temperatura. Quindi, il valore di D è espresso in funzione di ogni temperatura (DT). Il parametro più importante per valutare la termoresistenza di un microrganismo è il tempo di riduzione decimale (D), il tempo necessario per distruggere il 90% (ovvero per ridurre di 10 volte) della popolazione microbica ad una certa temperatura. Questo può corrispondere alla riduzione da 6 Log ufc/ml a 5 Log ufc/ml (cioè da 1.000.000 a 100.000 cellule) o da 1 Log ufc/ml a 0 Log ufc/ml (cioè da 10 a 1 cellula/ml), ecc.. Tale parametro è funzione della temperatura. A parità di temperatura, il valore D varia in funzione dei diversi microrganismi. Maggiore è il valore D e maggiore è.La resistenza termica di un microrganismo. A parità di temperatura di trattamento, saranno diverse le curve di sopravvivenza in funzione dei diversi microrganismi. Quindi, a parità di microrganismo, il valore di D varia in funzione della temperatura applicata; più alta è la temperatura e minore è il valore di D. Il parametro D varia in modo logaritmico al variare della temperatura: log D / D = (T - T ) / z1 2 2 1. All'aumentare della temperatura, diminuisce D. Il rapporto tra i due si indica con Z (costante di resistenza termica): che corrisponde all'aumento di temperatura che si deve applicare per ridurre il valore di D di un fattore 10. Mentre il parametro D (in minuti) rappresenta la resistenza di un microrganismo ad una precisa temperatura, il parametro z (in °C) indica la resistenza relativa di un microrganismo a differenti temperature di trattamento. Il parametro z dipende dal mezzo, dal pH, dalla natura e dalla concentrazione dei.sopprimere la crescita dei microrganismi senza alterare eccessivamente le proprietà dell'alimento. Questo processo è chiamato termizzazione. Durante la termizzazione, la temperatura dell'alimento viene portata a valori compresi tra 70°C e 100°C per un breve periodo di tempo, solitamente da pochi secondi a pochi minuti. Questo è sufficiente per eliminare la maggior parte dei microrganismi patogeni e deterioranti presenti nell'alimento, garantendo la sua sicurezza e prolungando la sua durata. La termizzazione è un metodo molto utilizzato nell'industria alimentare per la produzione di alimenti confezionati come succhi di frutta, latte, salse e conserve. Grazie a questo processo, è possibile conservare gli alimenti per lunghi periodi senza l'aggiunta di conservanti chimici. In conclusione, la termizzazione è un importante processo di sterilizzazione degli alimenti che permette di garantire la sicurezza e la qualità degli stessi, preservando al contempo le loro caratteristiche nutrizionali e organolettiche.presente nell'alimento, tanto maggiore sarà la resistenza termica dei microrganismi.• fattori legati alle condizioni di trattamento termico:- temperatura: un aumento della temperatura riduce il tempo necessario per ottenere un determinato effetto letale;- tempo di trattamento: un aumento del tempo di trattamento a una determinata temperatura aumenta l'effetto letale;- pH: un pH acido può aumentare la resistenza termica dei microrganismi;- presenza di sostanze inibitrici: alcune sostanze presenti nell'alimento possono influenzare la resistenza termica dei microrganismi.• fattori legati all'ambiente di trattamento termico:- tipo di trattamento termico: ad esempio, la pastorizzazione a bassa temperatura è meno efficace nella riduzione della carica microbica rispetto alla sterilizzazione ad alta temperatura;- presenza di ossigeno: l'ossigeno può influenzare la resistenza termica dei microrganismi;- umidità: l'umidità può influenzare la resistenza termica dei microrganismi.• fattori legati alla conservazione dell'alimento dopo il trattamento termico:- temperatura di conservazione: una temperatura più bassa può rallentare la crescita dei microrganismi sopravvissuti al trattamento termico;- tempo di conservazione: un aumento del tempo di conservazione può favorire la crescita dei microrganismi sopravvissuti al trattamento termico;- presenza di sostanze inibitrici: alcune sostanze presenti nell'alimento possono influenzare la crescita dei microrganismi sopravvissuti al trattamento termico.presente nell'alimento, tanto più drastico sarà il trattamento termico necessario per garantirne sicurezza e stabilità microbica.- Fattori intrinseci dell'alimento: in particolare, composizione chimica, dall'acqua libera e dal grado di acidità, dalla quantità di grasso e dalla presenza di sostanze ad azione antimicrobica, ecc...
- Fattori estrinseci dell'alimento: quali la temperatura di trattamento, il tempo di esposizione al calore ed il tipo di calore applicato.
Scelta delle combinazioni tempo-temperatura e il parametro F (letalità di processo):
Un ampio numero di combinazioni tempo/temperatura può essere utilizzato per ottenere lo stesso numero di riduzioni decimali di uno specifico microrganismo. Stabilito quale debba essere il numero di riduzioni decimali desiderato, il tempo richiesto per ottenere questo numero di riduzioni decimali ad una data temperatura e per un fissato valore di z, si
definisceletalità di processo, F. F è detto «tempo equivalente» e corrisponde alla durata di un processo di sterilizzazione ad una data temperatura, la cui letalità sia uguale a quella di un processo analogo di cui sia nota la durata a una temperatura scelta come riferimento (F ).0F perciò è un tempo, espresso in minuti.
La sterilità assoluta, cioè la distruzione di tutte le spore, richiederebbe, alle temperature impiegabili industrialmente, un tempo infinito.
La sterilità commerciale è considerata come il tempo necessario affinché il numero di spore attive si riduca di 12 cicli logaritmici rispetto a quelle originariamente presenti. Ciò equivale a ridurre la probabilità di sopravvivenza delle spore di Clostridium botulinum a 10 per scatola, ovvero statisticamente si dovrebbe trovare una spora vitale su mille miliardi di scatole.
La sterilità assoluta non esiste. Se si prolunga il
trattamento per un tempo sufficientemente lungo il valore della popolazione scende a 10,10 (cioè un microrganismo su 10Kg, su 100Kg di prodotto) ma non diventa mai 0. L'importanza della popolazione di partenza è notevole: in un processo in cui si ha la riduzione di 12 ordini di grandezza del numero di microrganismi, la popolazione finale è tanto più alta quanto è più alta quella iniziale. Esiste la sterilità commerciale.
I TRATTAMENTI TERMICI CON BASSE TEMPERATURE: è la tecnica di conservazione degli alimenti a temperature comprese tra -1-0°C fino a 5-10°C. Vengono conservate le materie prime in attesa di essere trasformate, i prodotti a livello della ristorazione domestica o collettiva, e vengono conservati e distribuiti i semilavorati.
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