Domande (e risposte) che vengono fatte all'esame di tecnologie della ristorazione

Possibili domande esame di tecnologie della ristorazione

Introduzione

Di che cosa si occupano le tecnologie alimentari?

Le tecnologie alimentari studiano tutti i processi di conservazione e trasformazione dei prodotti alimentari. Le tecnologie di conservazione hanno lo scopo di conservare le caratteristiche strutturali, meccaniche, fisiche, microbiologiche, nutrizionali delle materie prime, dei semi-lavorati o dei prodotti finiti in vista della loro utilizzazione e del loro consumo. Sono un esempio di tecnologie di conservazione la refrigerazione, il congelamento, la sterilizzazione, ecc. Le tecnologie di trasformazione hanno lo scopo di modificare le caratteristiche strutturali, meccaniche, fisiche, microbiologiche, nutrizionali delle materie prime o dei semi-lavorati al fine di ottenere un prodotto con adeguate proprietà sensoriali e nutrizionali. Esempi includono la separazione, la miscelazione, le reazioni chimiche e microbiche.

Che cosa si intende per processo tecnologico e quali sono gli obiettivi?

Per processo tecnologico si intendono tutti quegli elementi (l’insieme di operazioni, materiali utilizzati, le attività, i sistemi di controllo) che permettono la trasformazione di input in output. Le operazioni sono le fasi elementari di un processo tecnologico e possono essere di varia natura (meccanica, chimica, fisica). Ogni operazione si basa su principi unitari ed è descritta da opportune equazioni di bilancio e cinetiche.

Gli obiettivi di un processo alimentare sono:

• Garantire la sicurezza e la qualità nutrizionale
• Aumentare la conservabilità
• Migliorare la comodità d’uso
• Migliorare l’appetibilità
• Migliorare l’economia

Illustrare i principali criteri di classificazione dei processi delle tecnologie alimentari e proporre un esempio di classificazione

Le tecnologie alimentari si suddividono in tecnologie di conservazione (hanno lo scopo di migliorare la conservabilità degli alimenti) e tecnologie di trasformazione (hanno lo scopo di trasformare input in output). Possiamo classificare le tecnologie di conservazione in:

• Conservazione a breve termine (es. refrigerazione)
• Conservazione a lungo termine (es. congelamento, sterilizzazione, disidratazione)

Possiamo classificare invece le tecnologie di trasformazione in:

• Frazionamento (separazione meccanica, fisica, o chimico-fisica)
• Combinazione (miscelazione semplice o con testurizzazione)
• Trasformazioni chimiche (es. reazioni microbiche, chimiche, enzimatiche)

Che cos'è un flow-sheet?

Il flow-sheet (o diagramma di flusso) è una rappresentazione grafica di un processo come sequenza di operazioni unitarie, ordinata nel senso dei flussi materiali o temporali.

Che cosa si intende per shelf life di un alimento?

La shelf life di un alimento (o durabilità) è l’intervallo di tempo entro il quale un alimento può essere consumato in sicurezza e il progresso dei processi degradativi non è percepibile a livello sensoriale.

Decadimento qualitativo e tecnologie di trasformazione

Classificare ed elencare i principali fattori del decadimento qualitativo degli alimenti

Tutti gli alimenti deperiscono nel tempo e perdono i loro caratteri di freschezza. Il decadimento qualitativo consta di cambiamenti di varia natura quali sicurezza igienica, qualità sensoriale, valore nutrizionale, caratteristiche estetiche e nutrizionali e avviene per effetto di fattori:

• Fisici → cambiamenti di temperatura, esposizione alla luce, a radiazioni elettromagnetiche
• Chimici → ossigeno, umidità, reazioni chimiche causate da molecole endogene e/o molecole contaminanti
• Biologici → enzimi, macro e microrganismi

Spiegare il significato del parametro attività dell’acqua e illustrare gli effetti della disponibilità dell’acqua sui diversi fattori del decadimento qualitativo degli alimenti

L’acqua è il solvente necessario per la crescita delle specie microbiche e per molte alterazioni fisiche, chimiche ed enzimatiche. La velocità di questi fenomeni, però, non dipende tanto dal contenuto totale di acqua all’interno di un alimento quanto piuttosto dal livello di disponibilità di acqua nell’alimento - detto attività dell’acqua - ossia dall’acqua libera presente nell’alimento che può partecipare a reazioni fisiche, chimiche ed enzimatiche. Da un punto di vista matematico, l’acqua è definita come il rapporto tra p/p’, dove p è la pressione di vapore dell’acqua nel prodotto e p’ è la pressione di vapore dell’acqua pura alla stessa temperatura ed ha valori compresi tra 0 e 1 (0 nel prodotto completamente disidratato).

Conoscere il livello di attività dell’acqua risulta di fondamentale importanza e più precisamente bisogna tenere presente che:

• A valori di attività dell’acqua < 60/70% la crescita microbica si blocca.
• A bassi livelli di attività dell’acqua possono comunque avvenire molte reazioni chimiche (es. ossidazione dei lipidi, degradazione dei carotenoidi) e alcune modificazioni fisiche.
• Le reazioni enzimatiche sono inibite a livelli di umidità tali per cui l’acqua non può esercitare il suo ruolo di solvente.

Definire il parametro Q10 in relazione alla shelf life degli alimenti

Uno dei fattori che influenza maggiormente la shelf life degli alimenti è senza dubbio la temperatura. La dipendenza termica nelle reazioni chimiche è spiegata dall’equazione di Arrhenius, secondo la quale la velocità di una reazione chimica è influenzata dalla temperatura. Il parametro Q10 in particolare è utile perché mostra cosa accade per ogni aumento della temperatura di 10°C: più precisamente la velocità di una reazione biologica aumenta da due a tre volte per ogni aumento di 10°C di temperatura. Questo ci permette quindi di risalire alla durata vera e propria dell’alimento.

Descrivi i principali metodi di conservazione degli alimenti

Le tecnologie di conservazione hanno lo scopo di cercare di rallentare/minimizzare tutte le alterazioni (chimiche, fisiche, microbiologiche) che interessano gli alimenti, al fine di conservarne le caratteristiche strutturali, meccaniche, fisiche, microbiologiche e prolungarne la shelf life.

Possiamo suddividere i metodi di conservazione degli alimenti in:

• Metodi fisici → alte temperature, basse temperature, disidratazione, radiazioni e atmosfera modificata.
• Metodi chimici → conservanti naturali (es. salagione, uso di zuccheri) e conservanti artificiali (antiossidanti, antimicrobici).
• Metodi chimico-fisici → affumicamento.
• Metodi biologici → fermentazione.

Che cosa comportano le alte temperature?

Le alte temperature (dai 70°C in su) permettono di inibire molte attività enzimatiche e distruggere quasi tutti i batteri ma vanno anche ad inattivare alcune vitamine, distruggere fattori nutrizionali e provocare modificazioni chimico-fisiche ai costituenti degli alimenti. L’ottimizzazione dei processi basati sulle alte temperature pertanto consiste nella massimizzazione dell’effetto di distruzione dei microrganismi e degli enzimi e nella minimizzazione del danno termico.

Definire ed illustrare le tecniche di stabilizzazione dei prodotti alimentari basate sull’esposizione alle alte temperature

Due sono le principali tecniche di stabilizzazione dei prodotti alimentari basate sull’esposizione alle alte temperature: la pastorizzazione e la sterilizzazione.

La pastorizzazione è un trattamento termico atto a distruggere tutte le forme patogene e la maggior parte di quelle vegetative dei microrganismi presenti nell’alimento e a disattivare gli enzimi termosensibili. Utilizzando temperature non troppo alte (60-80°C), consente inoltre di mantenere pressoché inalterate le qualità del prodotto originale, di contro però esso non può essere conservato a lungo. Si possono distinguere diversi tipi di pastorizzazione in funzione della temperatura e della durata del trattamento: pastorizzazione bassa (60-65°C per 30 secondi), pastorizzazione alta (75-80°C per 2/3 minuti) e pastorizzazione rapida (75-85°C per 15/20 secondi). In generale, il prodotto viene poi raffreddato rapidamente per limitare lo sviluppo dei microrganismi residui ma anche il danno termico dei nutrienti.

La sterilizzazione è invece un trattamento termico più drastico che ha lo scopo di distruggere tutte le forme microbiche (comprese le spore) e di inattivare gli enzimi. Le temperature utilizzate sono quindi più alte, ma variano in funzione del pH dell’alimento: di poco inferiori a 100°C per quelli acidi, mentre occorrono 115-120°C per quelli con pH superiore a 4,5. Bisogna comunque tenere presente che il concetto di sterilizzazione è comunque relativo in quanto lo studio cinetico della distruzione microbica dimostra che il numero di cellule sopravvissute si riduce progressivamente ma non si azzera mai.

Per le conserve sterilizzate a pH superiore a 4,5 si adotta come definizione di sterilizzazione un trattamento che consente di ottenere 12 riduzioni decimali di una popolazione di spore di Clostridium botulinum, tal microrganismo è infatti termoresistente e fortemente patogeno.

Descrivere le tecniche di conservazione degli alimenti basate sull’uso delle basse temperature

La temperatura è uno dei parametri che influenza maggiormente la shelf life dei prodotti. Maggiore è la temperatura, maggiore è la velocità delle reazioni biochimiche (come afferma l’equazione di Arrhenius che descrive la relazione tra la velocità di reazione e la temperatura). L’utilizzo delle basse temperature è pertanto un metodo di conservazione degli alimenti.

Due sono le principali tecniche di conservazione degli alimenti basate sull’uso delle basse temperature: la refrigerazione e il congelamento.

• La refrigerazione prevede la conservazione del prodotto a temperature comprese tra i +2 e +10°C (temperatura di riferimento +4°C), temperature alle quali l’acqua contenuta negli alimenti resta allo stato liquido. I tempi di conservazione in questo caso non sono molto lunghi.
• Il congelamento, invece, è una tecnica di conservazione il cui scopo è quello di portare l’alimento a temperature molto basse, con conseguente solidificazione dell’acqua presente al suo interno. Nel caso della conservazione mediante congelamento, quindi, non è solo l’abbassamento della temperatura ad inibire la crescita di microrganismi deterioranti e patogeni e a ridurre la velocità delle reazioni chimiche, biochimiche, ecc. ma anche il cambiamento di stato dell’acqua, che diventando solida, non è più disponibile per le reazioni.

Spiegare le differenze tra surgelazione e congelamento e descrivere come queste influiscono sulla qualità del cibo

Il termine “prodotto congelato” indica un prodotto che ha subito un processo fisico di conservazione mediante sottrazione di calore, con cambiamento di stato dell’acqua in ghiaccio. Il termine “surgelato” indica un prodotto che ha subito sempre un processo di congelamento, ma con delle condizioni più restrittive, definite a livello europeo da una direttiva, recepita come legge nei paesi dell’unione europea (in Italia mediante il decreto legislativo 110/92):

• Prodotto che ha subito un processo di congelamento veloce
• È mantenuto durante tutta la vita commerciale fino al momento del consumo a temperature pari o inferiori a -18°C
• È confezionato all’origine dal produttore

Rispetto al congelamento, il surgelamento essendo condotto in modo più veloce, comporta la formazione di cristalli di ghiaccio più numerosi ma più piccoli, che non danneggiano la parete delle cellule.

Illustrare come la modalità di congelamento influenzi i meccanismi della nucleazione e propagazione dei cristalli nei prodotti alimentari

Il processo di congelamento consiste in due fasi: fase di nucleazione, durante la quale si formano i cristalli di ghiaccio, e fase di accrescimento, durante la quale i cristalli aumentano le loro dimensioni. Se l’alimento viene sottoposto a temperature superiori a -20°C si parla di congelamento lento. In questo caso prevale la fase di accrescimento, ossia si formano pochi cristalli ma di grandi dimensioni che danneggiano la parete delle cellule, rovinando la tessitura dell’alimento, che perde liquidi e diventa stopposo (è il caso della congelazione casalinga). Se invece l’alimento è sottoposto a temperature di -30/-50°C, o inferiori, prevale la fase di nucleazione e si parla di congelamento rapido (i prodotti si definiscono surgelati): si formano molti cristalli ma di piccole dimensioni che non danneggiano la parete delle cellule.

Descrivere i principali metodi di conservazione degli alimenti basati sulla modifica del valore di attività dell’acqua e spiegare come questa influenza la shelf life

L’attività degli enzimi e la vita dei microrganismi necessitano della presenza di acqua. La velocità di questi fenomeni, però, non dipende tanto dal contenuto totale di acqua all’interno di un alimento quanto piuttosto dal livello di disponibilità di acqua nell’alimento detto anche attività dell’acqua. L’eliminazione completa o parziale dell’acqua disponibile nell’alimento, pertanto, costituisce un metodo per la sua conservazione. Per ridurre l’acqua ci sono due possibilità:

• Ridurre l’acqua totale (si parla di concentrazione se viene ridotta solo parzialmente, essiccamento se viene ridotta tutta)
• Agire solo sull’attività dell’acqua, aggiungendo sostanze naturali che legano l’acqua quali ad es. sale, zucchero, andando così ad aumentare la concentrazione della soluzione.

Definire le operazioni di concentrazione ed essiccamento dei prodotti alimentari e descrivere gli effetti sulla conservabilità e sulla qualità dei prodotti derivati

L’attività degli enzimi e la vita dei microrganismi necessitano della presenza di acqua. La velocità di questi fenomeni, però, non dipende tanto dal contenuto totale di acqua all’interno di un alimento quanto piuttosto dal livello di disponibilità di acqua nell’alimento detto anche attività dell’acqua. L’eliminazione completa o parziale dell’acqua disponibile nell’alimento, pertanto, costituisce un metodo per la sua conservazione. Per ridurre l’acqua ci sono due possibilità:

• Ridurre l’acqua totale (si parla di concentrazione se viene ridotta solo parzialmente, essiccamento se viene ridotta tutta)
• Agire solo sull’attività dell’acqua, aggiungendo sostanze naturali che legano l’acqua quali ad es. sale, zucchero, andando così ad aumentare la concentrazione della soluzione.

Descrivere il processo di concentrazione degli alimenti e le principali tecniche

La concentrazione è un processo che permette di ridurre parzialmente l’acqua presente negli alimenti liquidi. Le principali tecniche di concentrazione sono:

• Evaporazione (metodo classico più diffuso) che prevede di far evaporare l’acqua. A livello industriale le temperature utilizzate sono tra i 50 e gli 80°C e questo può alterare le caratteristiche degli alimenti sensibili alle alte temperature, provocando la perdita di nutrienti e altre componenti volatili.
• Crioconcentrazione, tecnica che si basa sulla rimozione di acqua da un prodotto alimentare liquido sotto forma di cristalli di ghiaccio (questo è possibile perché nelle soluzioni il punto di gelo è inferiore a quello del solvente puro, ad esempio il succo d'arancia all’11% di solidi congela a -2°C). Questa tecnica consente di mantenere inalterate le caratteristiche nutrizionali e sensoriali di alimenti sensibili alle alte temperature.
• Osmosi inversa, tecnica che...