Operazioni unitarie - Appunti completi

Trasmissione di calore e metodi di scambio

ɗQ ΔT→oppure = .ɗt R

Dove:

• Q = Quantità di calore
• t = Tempo
• T = Temperatura
• ΔT = Forza motrice del trasferimento
• R = Resistenza al trasferimento del calore

La trasmissione di calore può avvenire con metodo diretto (immettendo vapore direttamente nel prodotto) o con metodo indiretto, tramite parete di scambio (a scambio tubifero, a piastre, a tubi, ecc.)

Tra i metodi di scambio di calore possiamo osservare tutti i metodi relativi alla cottura e alla conservazione, quali:

• Pastorizzazione
• Sterilizzazione
• Concentrazione
• Essiccamento
• Congelamento/Surgelazione

Pag. 168 Tipi di scambiatori di calore (Elenco):

• A fascio tubiero
• A piastre
• Tubolari
• A Tubo in tubo
• A superficie raschiata (SSHE)
• A serpentina
• A camicia

Parlando di liquidi, lo scambiatore più efficace è quello a piastre. È caratterizzato da piastre di acciaio molto sottili, poste a distanza di circa 2 mm l'una dall'altra, con

ampiasuperficie di scambio.Passando il liquido da entrambe le parti della piastra, considerando la breve distanza tra una piastra e l'altraed effettuando il passaggio ad elevate temperature, le piastre permettono una velocità di aumento del caloremolto elevata;Questa velocità assicura che non vengano prodotti effetti indesiderati (Es. nel latte.La fase successiva, per il corretto trattamento del liquido, è una rapida refrigerazione;Questa avviene sempre nello stesso scambiatore ed avviene ad uguale velocità rispetto a quella diriscaldamento.Questo processo è utilizzato per il latte pastorizzato.

Pag. 169-171 Flussi del prodotto e dei fluidi di riscaldamento:Negli scambiatori a tubi, i tubi sono immersi nel liquido per scaldare o raffreddare il liquido.Il flusso del liquido che passa nei tubi e il flusso del fluido da riscaldare/raffreddare possono avere flussi cheprocedono verso la stessa direzione o che procedono verso direzioni opposte.

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172-173 Trattamenti termici: È importante valutare se utilizzare, a seconda dei diversi prodotti, trattamenti termici a freddo o a caldo in base alle esigenze ed alle funzioni.

Trattamenti a caldo: Distruggono i microorganismi in quanto ne alterano la parete esterna ed inattivano gli enzimi a partire dai 50°C agli 80°C. A seconda dei diversi microorganismi che si vogliono eliminare, si possono adottare temperature differenti (Es. il botulino richiede un T° di 150°C; Le forme vegetative richiedono una T° di 60-70°C o 5-10°C).

Esistono fattori che influenzano poi la termoresistenza, quali:

• La natura del microorganismo (muffe e lieviti sono più resistenti dei batteri);
• Il grado di infestazione;
• Ambiente (alimento) e pH dell'ambiente:
• pH < 4,5 I microorganismi sporigeni non sviluppano;
• pH > 4,5 C'è lo sviluppo;
• PH < 3,7 arresto dello sviluppo di molti batteri.

Un trattamento termico può essere realizzato in modo da garantire una stabilità limitata nel tempo; una esposizione molto lunga al trattamento può provocare danni al prodotto fino a renderlo inappetibile.

La sterilizzazione può avvenire attraverso calore secco o calore umido.

La sterilizzazione attraverso il calore secco è una tecnica usata per vetreria, metallo ed oggetti che non fondono.

Per una sterilizzazione completa è necessario che sia raggiunta una T° di 160°C per un’ora oppure che sia raggiunta una T° di 180°C per 30 minuti, il tutto in un ciclo di circa 180-240 minuti.

Avviene all’interno di stufe a secco, con l’azione di aria calda (attraverso sistemi di ventilazione ad aria forzata) che agisce per un certo N° di componenti cellulari.

E’ una tecnica ormai in disuso.

soppiantata dalla sterilizzazione a vapore, di gran lunga più rapida.

Calore umido:

Nella sterilizzazione attraverso calore umido si adopera del vapore acqueo, il quale presenta il vantaggio di un'alta capacità termica unita alla facilità di penetrazione tra le fibre dei tessuti e la penetrazione nei corpi porosi.

La sterilizzazione mediante autoclave è quella più diffusa (essendo poco costosa); Essa non è tossica ed è utilizzata per la sua buona capacità di penetrazione.

Questa tecnica sfrutta l'azione del vapore saturo. È una tecnica effettuata in autoclave, la quale elimina i microrganismi (MO) mediante la denaturazione di loro proteine e di altre biomolecole.

Pag. 175 Condizioni di processo per il trattamento termico:

Esse dipendono da:

• Fattori Biologici, quali la resistenza ad Eumiceti ("E", ovvero Funghi) e microrganismi (MO);
• Fattori fisici, quali la velocità di penetrazione del calore.

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Dei microrganismi;

Una maggiore quantità di lipidi determina una maggiore resistenza da parte dei microrganismi; Questo perché i lipidi forniscono loro un effetto protettivo.

Una maggiore quantità di zuccheri semplici ed amidi dona una maggiore resistenza ai microrganismi;

Una maggiore forza ionica ed una maggiore quantità di Sali influenzano la popolazione microbica;

La presenza di sistemi colloidali influisce sulla popolazione microbica;

Può esserci un'influenza sulla popolazione microbica a della struttura fisica dell'alimento.→Il livello di A influenza la resistenza dei microrganismi Un minor livello di A determina una maggiore resistenza. →Pag. 176-178 Il pH e gli MO: →Il pH è probabilmente il fattore più importante di tutti In genere i microrganismi hanno massima resistenza a pH neutro e bassa resistenza a pH basso.

Il Clostridium botulinum:- A pH 7 ha la massima resistenza e produce

dell’esotossina;- A pH 6 la resistenza diminuisce;- A pH da 3,7 a 4,5 sono presenti anche microrganismi (Es. Lieviti e muffe);- A PH minore di 3,7 si presenta l’inattivazione enzimatica, la quale è la principale ragione deltrattamento termico.In alimenti a pH maggiore di 4,5, il Clostridium botulinum è il più pericoloso e resistente al calore (se in formadi spore).In condizioni di anaerobiosi, in un contenitore sigillato può crescere per produrre una potente esotossina(Neurotossina).T° di crescita ideale per i microrganismi:- 55°C – 35°C per i microrganismi termofili;- 40°C – 10°C per i microrganismi mesofili;- 35°C – 5°C per i microrganismi Psicrofili.→Pag. 179-180 MO e pH degli alimenti:Tutti gli alimenti hanno una particolare e specifica composizione chimica e un determinato grado di acidità.Quest’ultimo aspetto è molto importante per lo sviluppo dei microrganismi;Infatti,