Appunti Operazioni unitarie

TECNICHE DI CONCENTRAZIONE A FREDDO

 CRIOCONCENTRAZIONE. Questa tecnica si basa sulla rimozione di acqua da un prodotto alimentare liquido sotto forma di cristalli di ghiaccio. Occorre ricordare che nelle soluzioni il punto di gelo è inferiore rispetto a quello del solvente puro (per esempio, il succo di arancia all'11% di solidi congela a -2 °C, al 50% congela a -9 °C). Quando si scende sotto gli 0 °C, l'acqua pura si separa dal resto della soluzione sotto forma di ghiaccio. Questo viene rimosso, e la soluzione liquida rimanente diventa più concentrata poiché ha perso una parte del solvente. Il processo viene quindi ripetuto fino al grado di concentrazione desiderato. Questa tecnica consente di mantenere inalterate le caratteristiche nutrizionali e sensoriali di alimenti sensibili alle alte temperature come il succo d'arancia, il vino, la birra (che viene concentrata solo per agevolare il trasporto), il caffè, l'aceto, il latte.

effetto tossico devo aggiungere almeno il 50% di zucchero

Riduce l'attività dell'acqua

Riduce la solubilità dell'ossigeno (sfavorisce aerobi, ma favorisce anaerobi)

PRINCIPI DI CONSERVAZIONE DEGLI ALIMENTI - SALATURA

Il sale (NaCl) in soluzione acquosa esercita una pressione osmotica. Se un microrganismo si trova in un mezzo ipertonico (maggiore pressione osmotica, cioè maggior concentrazione salina nel mezzo) perde acqua, si disidrata e muore. Comunque non è in grado di riprodursi ed alterare l'alimento

Il sale è anche responsabile dell'inibizione della crescita dei microrganismi, in quanto lega l'acqua del mezzo rendendola non disponibile per i microrganismi

Il sale ha un certo effetto tossico sui microrganismi, in quanto il sodio si combina con anioni presenti nel protoplasma, avendo un effetto letale per i microrganismi, mentre lo ione cloruro si lega al protoplasma cellulare, causando la morte

della cellula.

Il sale riduce la solubilità dell’ossigeno nel mezzo, ciò che ostacola lo sviluppo dei microrganismi aerobiobbligati, ma favorisce quello degli anaerobi. Questa caratteristica viene utilizzata nella preparazione divegetali fermentati come crauti, cetriolini, olive. Il Clostridium botulinum è inibito da concentrazioni disale superiori al 10%.

METODI DI SALAGIONE (La salagione può essere fatta a secco o a umido)

Con la salagione a secco, l'alimento viene messo a contatto con il sale, il quale penetra lentamentenelle cellule dell'alimento. Viene utilizzato sale grosso poiché quello fine penetra troppo velocementenegli strati superficiali generando una barriera che impedisce la successiva penetrazione in quelli piùprofondi. La salatura a secco può essere effettuata per sfregamento (es: prosciutto), oppure persovrapposizione, impilando gli alimenti alternati a sale e cambiando periodicamente la

disposizione. Questi procedimenti possono durare da 15 giorni a 8 settimane.

La salagione a umido si attua con acqua e sale (salamoia): le salamoie possono essere deboli (10% di sale), medie (18% di sale) o forti (25 - 30% di sale). È un metodo più rapido della salagione a secco, anche se meno efficace (necessita di altri metodi di conservazione). Può avvenire per immersione diretta nella salamoia, che va controllata e ripristinata di tanto in tanto, sia perché diventa sempre più debole (il sale passa gradualmente dalla salamoia nell'alimento), sia perché soggetta a modificazioni chimiche e microbiologiche; oppure per iniezione diretta nei muscoli o nel sistema arterioso (nei prosciutti, l'arteria femorale).

ESSICCAMENTO IN CORRENTE D'ARIA

L'essiccamento in corrente d'aria fa parte della classe delle tecniche di disidratazione. Con il termine disidratazione intendiamo le diverse operazioni unitarie che permettono la

La conservazione a lungo termine dei prodotti alimentari mediante la riduzione del contenuto d'acqua. L'eliminazione dell'acqua ne riduce infatti l'attività (aw), impedendo o rallentando la crescita microbica, l'attività enzimatica e le reazioni chimiche di degradazione nel prodotto. La riduzione di peso e volume che deriva dalla disidratazione permette inoltre di ridurre il costo di confezionamento, trasporto e stoccaggio del prodotto alimentare. La disidratazione trova applicazione nella produzione di prodotti quali:

• vegetali interi o in pezzi (mele, prugne, uva, pomodori, cipolle, ecc.)
• polveri da succhi o puree di prodotti vegetali (arance, pomodori, patate, ecc.)
• pasta secca
• estratti solubili (caffè, tè, orzo, ecc.)
• latte o siero di latte in polvere
• polveri d'uovo
• carni e prodotti ittici in pezzi

CENNI DI PSICROMETRIA

La psicrometria consiste nello studio delle proprietà termodinamiche delle miscele

COSTITUENTE % IN VOLUME

• Azoto 78,08
• Ossigeno 20,95
• Argon 0,93
• Anidride carbonica 0,03
• Neon 0,0018
• Elio 0,00052
• Altri gas 0,00066

La composizione media percentuale dell'aria secca è la seguente:

Il peso molecolare medio dell'aria secca è PM = 28,9645 g/mole

Il calore specifico (Cp) dell'aria secca a 1 atmosfera (101325 Pa) a temperature tra -40°C e 60°C varia da 0,997 kJ/kg K a 1,022 kJ/kg K. Si prende in generale un valore medio di Cp = 1,005 kJ/kg K.

L'entalpia dell'aria secca, considerando come condizioni di riferimento la pressione atmosferica e la temperatura di 0°C, è data da: Has (kJ/kg) = 1,005 * (°C)

La temperatura del bulbo secco è la temperatura dell'aria

Misurata con un sensore non modificato. La temperatura del bulbo umido è la temperatura che assume un termometro quando il suo bulbo è mantenuto umido con una garza bagnata ed è esposto ad una corrente di aria che si muove con una velocità di almeno 3 m/s. In queste condizioni, poiché la pressione di vapore d'acqua è più elevata in corrispondenza del bulbo umido che nell'aria, si produce un'evaporazione d'acqua che raffredda il bulbo, cosicché la temperatura del bulbo umido è inferiore a quella del bulbo secco. (La temperatura del bulbo umido è funzione delle caratteristiche dell'aria)

PROPRIETÀ DEL VAPORE ACQUEO

L'aria atmosferica contiene sempre, in aggiunta ai costituenti prima elencati, del vapore d'acqua.

Il peso molecolare dell'acqua (e del vapore acqueo) è PM = 18,01 g/mole.

Il calore specifico (Cp) del vapore è mediamente pari a Cp = 1,88 kJ/kg

L'entalpia dell'aria umida è data da: H = Has + Hv = 1,005*ϴ + na (2501,4 + 1.88*ϴ)

Applicando la legge dei gas perfetti alle frazioni di aria secca e vapore d'acqua nell'aria, l'umidità assoluta è determinata dal rapporto delle relative pressioni parziali:

na = (pv / p')

Dove na è l'umidità assoluta dell'aria (kg/kg).

L'umidità relativa dell'aria (UR) è determinata dalla seguente relazione:

UR = (pv / p') * 100

Dove pv è la pressione parziale di vapore d'acqua e p' è la pressione di vapore d'acqua nell'aria satura di vapore alla stessa temperatura dell'aria; p' coincide con la pressione di vapore dell'acqua pura riportata nella tabella del vapore d'acqua.

L'umidità relativa è quindi un indice diretto del grado di saturazione dell'aria; di conseguenza, minore sarà l'umidità relativa, maggiore sarà la

Potenzialità dell'aria di assumere acqua sotto forma di vapore o, come si suole dire, maggiore sarà il suo potere essiccante. UR sarà massima (100%) quando sarà minima la capacità di assumere nuovo vapore, ossia l'aria contiene la massima quantità di vapore che può trattenere, se aggiungo vapore esso condensa in acqua. Poiché l'umidità relativa dell'aria diminuisce all'aumentare della temperatura, il riscaldamento aumenta il potere essiccante dell'aria.

SATURAZIONE ADIABATICA DELL'ARIA (adiabatica = scambio calore solo aria-acqua)

La saturazione adiabatica, o raffreddamento adiabatico dell'aria, è un fenomeno assimilabile all'essiccamento in corrente d'aria dei prodotti alimentari.

Supponiamo che dell'aria sia fatta circolare, in una camera perfettamente isolata, su un'ampia superficie di acqua pura. La camera isolata garantisce che non vi siano perdite.