Conservazione con il freddo

Conservazione con il freddo

La prerefrigerazione è molto importante e viene utilizzata soprattutto per i prodotti ortofrutticoli appena raccolti, per minimizzare tutti i processi di maturazione. I prodotti prerefrigerati vengono poi conservati a temperature ideali di conservazione; alcuni prodotti riescono ad avere una buona resistenza alle temperature di refrigerazione, altri invece no.

Congelamento

Si parla di congelamento quando avviene il passaggio di stato dell’acqua, che passa dallo stato liquido allo stato solido. In questo caso oltre ad avere degli effetti sulla riduzione delle attività microbiologiche ed enzimatiche, si ha una riduzione della water activity. Si parla di un lento abbassamento della temperatura per limitare, ridurre e bloccare i processi biologici dei microrganismi e ridurre la velocità delle reazioni enzimatiche; ciò porta a dei danni da freddo. La temperatura è inferiore a -18°C, ma il completamento del passaggio di stato dell’acqua (80%) avviene nell’intervallo tra -25°C e -10°C.

Surgelamento

Si parla di surgelamento quando la temperatura di conservazione che si raggiunge è sempre inferiore a -18°C ma viene raggiunta in maniera molto rapida, e si parla addirittura di una conservazione a temperature di -30°C/-35°C soprattutto nel caso della surgelazione industriale. Si parla di prodotti che possono essere sottoposti a fasi di congelamento e di surgelamento. L’intervallo di temperature all’interno del quale si assiste al passaggio di stato dell’acqua va da 0 a -7°C.

Qualità del prodotto surgelato o congelato

La qualità del prodotto surgelato o congelato dipende molto dalla GIGO (Good In Good Out), cioè dalle caratteristiche strutturali, microbiologiche, enzimatiche, e dai pretrattamenti che si fanno sulla materia prima; se già in ingresso si ha una materia prima danneggiata meccanicamente, che presenta un’alterazione microbiologica evidente, che presenta delle alterazioni enzimatiche molto spinte, è chiaro che non si può pretendere, dalla fase di surgelamento/congelamento, in uscita un prodotto di qualità, cioè con caratteristiche sensoriali, nutrizionali e strutturali tali da poter essere commercializzabile. Per questo motivo bisogna effettuare un’attenta selezione della materia prima.

Velocità di congelamento

Il surgelamento, rispetto al congelamento, ha un fattore molto importante, cioè la velocità con la quale si raggiungono le temperature. Il congelamento può essere differenziato in:

• Lento
• Rapido
• Ultrarapido (surgelazione)

Nel congelamento lento si assiste a danni meccanici molto evidenti rispetto a quello ultrarapido. Il congelamento può avvenire in massa (blast freezing) oppure può avvenire in pezzi singoli (IQF) e in entrambi i casi si dovrebbe avere una potenza frigorigena che consente di abbassare le temperature in maniera adeguata. Nel caso del congelamento lento si ha che l’intervallo è tra 0 e -5°C e si assiste alla presenza di pochi cristalli di ghiaccio che hanno la possibilità di accrescersi di dimensioni, creando delle alterazioni strutturali.

Nel caso del congelamento ultrarapido a questo stesso intervallo si assiste alla possibilità di avere un elevato numero di cristalli di ghiaccio, che non hanno la possibilità di accrescersi a dimensioni molto elevate, e quindi i danni meccanici sono ridotti. È stato visto da diversi studi come nella zona di massima cristallizzazione si ha il 70/80% di acqua che passa allo stato solido.

Formazione dei cristalli di ghiaccio

La formazione dei cristalli di ghiaccio prevede due fasi:

• Nucleazione
• Accrescimento

Nel caso del congelamento l’accrescimento dei cristalli di ghiaccio è molto elevato, e può arrivare a distruggere la membrana cellulare e la parete cellulare, e quindi poi si osserva il fenomeno di perdita di essudati nel corso dello scongelamento dei prodotti vegetali e animali.

Se si considera un prodotto (di origine animale o di origine vegetale) che è ricco di acqua, se si effettua un congelamento molto lento è chiaro che inizia a cristallizzare l’acqua pura extracellulare, la quale richiederà per un fenomeno osmotico un passaggio di altra acqua che dall’interno della cellula passa verso l’esterno. Quindi l’acqua extracellulare che inizia a cristallizzare rende i soluti all’esterno della cellula a concentrazione molto più elevata, e quindi c’è un richiamo di acqua dall’interno verso l’esterno della cellula, per riequilibrare la pressione osmotica, e per questo motivo i cristalli si accrescono fino a quando la cellula non collide, ottenendo delle modificazioni irreversibili della cellula.

Queste modificazioni irreversibili si osservano all’atto dello scongelamento, in cui si verifica la perdita di liquidi intracellulari, quindi perdita di sostanze nutritive, di consistenza e di sali minerali.

Nel momento della surgelazione è come se si facesse una fotografia dell’acqua intra ed extracellulare, cioè si vanno a bloccare i flussi di acqua che si potrebbero verificare a causa della differenza di pressione osmotica. Si parla di una velocità di congelamento molto rapida, quindi la cristallizzazione avviene quasi contemporaneamente all’interno e all’esterno della cellula e di conseguenza non si crea la differenza di potenziale osmotico così elevata come si realizza durante il congelamento lento. Questo significa che si ottiene un elevato numero di cristalli di ghiaccio, presenti sia all’interno della cellula e sia all’esterno, i cui nuclei hanno delle dimensioni molto piccole, e creano dei danni molto ridotti a carico della cellula.

Quando si scongela un prodotto surgelato non si osserva una perdita di essudati, e quindi il prodotto presenta una caratteristica nutrizionale e sensoriale di elevata qualità.

(Dalla chimica generale: quando si raffredda una soluzione, ad esempio acqua e sale, inizia a cristallizzare l’acqua allo stato puro, e quindi poi resta come liquido una soluzione molto concentrata in sale che ha un’elevata pressione osmotica. Considerando la stessa situazione ma per quanto riguarda un alimento, quando si va a raffreddare si crea un macrocristallo extracellulare di acqua pura, resta una soluzione satura di diversi soluti cellulare che hanno una pressione osmotica elevatissima e che quindi richiamano altra acqua pura dall’interno della cellula).

Diagramma di flusso del processo di congelamento dei prodotti vegetali

1. Le materie prime devono essere scelte in maniera adeguata sia per quanto riguarda la cultivar (che può essere più resistente alle basse temperature), sia per quanto riguarda la produzione agronomica (l’alta resa di lavorazione e di raccolta);
2. Si effettua la determinazione del grado di maturazione, permettendo di effettuare una raccolta in particolari momenti della maturazione, e per questo si stabiliscono dei parametri di controllo (come la consistenza, il colore, i °Brix e il pH). [I °Brix sono la concentrazione percentuale dei solidi solubili, e i principali solidi solubili in un prodotto vegetale sono gli zuccheri; infatti, il °Brix è espresso su una scala in % di saccarosio];
3. Fatti questi controlli la materia prima viene portata allo stabilimento, dove avviene una prima cernita, che può essere fatta manualmente o per via meccanica. È un’operazione molto rapida che permette di separare il prodotto non conforme dal prodotto conforme;
4. Si passa poi alle operazioni di preparazione, cioè il lavaggio, la pelatura, la calibratura (che consente di commercializzare in base al diametro del prodotto), il taglio ecc.;
5. Successivamente viene effettuata una seconda cernita ottica, per separare i prodotti con un colore anomalo, o danneggiati meccanicamente;
6. Si passa poi alla fase di blanching, cioè di scottatura. Di solito viene fatta immergendo il prodotto in acqua bollente, con una sosta media che va dai 2’ ai 7’ in base al tipo di prodotto che viene lavorato. Gli effetti della scottatura sono molteplici:
   • Quello di disattivare gli enzimi alterativi;
   • Quello di disaerare il prodotto eliminando parte dell’aria (ossigeno) interstiziale, il che porta ad un miglioramento del prodotto in fase di conservazione, perché eliminare l’ossigeno significa eliminare uno dei reagenti delle reazioni di alterazione;
   • Omogeneizzare il colore;
   • Ottenere una blanda riduzione della microflora superficiale, che può essere sia alterativa che patogena.
7. A questo punto inizia il congelamento vero e proprio, quindi a questo punto si parla di potenza frigorigena utilizzando macchine frigorigene che hanno la possibilità di raggiungere le temperature di conservazione di -18°C per prodotti congelati e -35°C per i prodotti surgelati. Può avvenire in massa, in buste o a pezzi singoli;
8. Si passa poi ad una terza cernita, per eliminare i prodotti non conformi;
9. Confezionamento;
10. Commercializzazione.

Il prodotto congelato o surgelato ha un suo valore commerciale se tutta la catena del freddo viene rispettata. Quindi nel momento in cui si confeziona il prodotto prima di arrivare al consumatore finale subisce tutta una serie di passaggi in cui le temperature cambiano (-30, -25, -20°C). Bisogna capire quanto tempo il prodotto mantiene le sue caratteristiche sensoriali e nutrizionali adeguate al consumo, e per farlo bisogna fare un calcolo di perdita di qualità lungo la catena del freddo (calcolo di vita dello scaffale). Questo è un calcolo che viene fatto evidenziando qual è la determinazione dell’alta qualità a diverse temperature di conservazione. Consideriamo che il prodotto siano dei piselli. Si fanno delle prove di conservazione, mettendo sperimentalmente a confronto il prodotto surgelato mantenuto a temperatura costante a -23°C con lo stesso prodotto conservato a temperatura di -80°C (in cui tutte le reazioni enzimatiche e microbiologiche sono prossime allo 0), e se più della metà di un insieme di assaggiatori (di solito 5) osserva delle variazioni strutturali o sensoriali rispetto al prodotto a -80°C, significa che il prodotto a -23°C riesce a conservarsi per 420 giorni. Superati questi 420 giorni gli assaggiatori notano...