Operazioni unitarie della tecnologia alimentare - Modulo 2

La catena del freddo e la conservazione dei prodotti congelati

Nella catena del freddo ci sono diversi anelli e più operatori. Più la temperatura è mantenuta bassa, più il prodotto sarà di qualità. Il trasporto avviene a -20 °C, temperatura che viene mantenuta anche nei magazzini e nella distribuzione. Nei supermercati avviene poi un ulteriore stoccaggio e questo provoca i maggiori problemi soprattutto durante il trasporto supermercato-casa e la conservazione domestica. Un elemento critico in un prodotto congelato è la componente lipidica che tende ad ossidarsi. Più grassi insaturi contiene il prodotto, meno tempo può essere conservato.

Come congelare? Ci sono due modalità di scambio termico che possono essere utilizzate. Metodo diretto: il congelamento avviene tramite contatto diretto con il fluido refrigerante che può essere anidride carbonica liquida o azoto liquido. Il prodotto è investito direttamente dai flussi di CO2 e azoto. Non possono essere usati freon o ammoniaca.

perché sono gas tossici e non possono essere manipolati direttamente o a contatto con il prodotto. Si può considerare il metodo diretto anche l'immersione del prodotto in un fluido criogenico. Metodo indiretto: i fluidi sono a contatto con una parete che si raffredda mentre il prodotto è posto a contatto con la parete. In un sistema a piastre doppie, all'interno di una delle piastre scorre il fluido criogenico che lo raffredda e su cui è posto il prodotto. Esiste poi un sistema a corrente d'aria in cui il fluido circola nello scambiatore dove viene mandata una corrente di aria che si raffredda. Poi l'aria viene posta a contatto con il prodotto e lo raffredda. Ci sono quindi due passaggi rispetto al primo sistema. Sistemi a contatto indiretto o corrente d'aria sono usati per piccoli prodotti che si congelano direttamente nella loro interezza come piselli o fragole. Esiste anche un sistema a letto fluido nel quale il prodotto, piccolo e leggero, è posto su un nastro e su di

Esso viene mandata aria dall'alto verso il basso che congela la superficie esposta. Ma il nastro è forato e viene mandata aria anche dal basso verso l'alto in modo che il prodotto sia sospeso e venga investito dall'aria fredda sulla sua superficie.

Quando viene stoccato un prodotto congelato, questo va comunque consumato entro un certo tempo. Si genera infatti nel congelatore il cosiddetto fenomeno della disidratazione o ricristallizzazione migrante.

Il freezer ha un compressore che si accende e si spegne all'occorrenza. Il sistema sottrae calore quando è acceso, invece quando è spento e si alza un po' la temperatura, dal prodotto congelato si sprigionano particelle di vapore d'acqua e c'è tensione di vapore.

Si genera quindi umidità che quando incontra le pareti del freezer, cristallizza nuovamente perché la parete è più fredda. Si forma condensa e queste cristalli vanno a depositarsi di nuovo sul prodotto.

Questo fenomeno si può evitare tramite lo skinfilm, una pellicola termoretraibile. Il prodo o congelato, una volta che viene scongelato, deve tornare quanto più vicino al prodo o fresco. Lo scongelamento, a parità di condizioni, richiede più tempo rispetto al congelamento. Questo dipende dalla quantità di ghiaccio presente, dalla dimensione dei cristalli, dalla conducibilità termica del prodo o. Quando si forma il ghiaccio, il calore deve uscire dal prodo o e uscendo incontra il ghiaccio già formato. Al contrario invece il calore deve entrare fin dentro il prodo o. La conducibilità termica dell'acqua liquida è minore rispetto a quella del ghiaccio e quindi il processo di penetrazione del calore è più lento. Dunque a parità di condizioni, lo scongelamento impiega più tempo del processo di congelamento perché la conducibilità termica dell'acqua è inferiore a quella del ghiaccio.

Se il prodotto viene scongelato velocemente, il rischio microbiologico è minore. Se questa operazione è invece troppo lenta, bisogna stare attenti all'aumento della carica microbica. Tuttavia, uno scongelamento lento presenta anche dei vantaggi perché man mano che l'acqua torna liquida ha il tempo di essere riassorbita dal prodotto e si hanno limitati cambiamenti organolettici. La modalità migliore di scongelamento è quella lenta a bassa temperatura nel frigorifero. Lezione 7: Essiccamento L'obiettivo dell'operazione unitaria di essiccamento è quello di ottenere un prodotto completamente disidratato liberando l'umidità dall'interno. Si tratta di una tecnica molto antica. Ad esempio, il gelato fino a pochi anni fa era ottenuto esclusivamente da polveri essiccate. Si dice che un prodotto è igroscopico quando ha la possibilità di riacquistare umidità. L'acqua viene fatta uscire dall'interno.

dell'alimento ma in questo processo può andare ad impaccare il prodotto o sopra o se si tratta di polveri. Quindi la stabilità è molto delicata in questi casi anche perché l'attività dell'acqua non è linearmente proporzionale al contenuto in acqua. Più è secca l'aria all'esterno del prodotto, più è facile essiccare il prodotto. L'acqua per evaporare assorbe energia al sistema e quindi nelle prime fasi di essiccamento possono essere utilizzate temperature elevate perché viene utilizzata l'energia del vapore d'acqua. Si parla in questo caso di umidità di equilibrio. Il processo di essiccamento ha due fasi: una prima fase procede a velocità costante e graficamente è descritta da una linea retta; la seconda fase inizia quando è stata raggiunta la cosiddetta umidità critica ed è caratterizzata da velocità decrescente, rappresentata da una

iperbole equilatera.

Carte psicrometriche

Le carte psicrometriche sono costruite sulla base di tre parametri: l'umidità assoluta, l'umidità relativa e la temperatura. La loro importanza è data dal fatto che consentono di valutare e calcolare uno di questi tre parametri conoscendo il valore degli altri due. Questo risulta molto importante durante un processo di essiccamento di un prodotto.

Sull'asse delle ascisse è riportata la temperatura, sull'asse delle ordinate sono riportati quantità di acqua espressi in volume o in peso che rappresentano l'umidità assoluta. Le curve che vanno verso l'alto descrivono invece i vari livelli di umidità relativa espressi in percentuale. La curva più a sinistra corrisponde ad un livello di umidità del 100% e rappresenta la cosiddetta curva dei punti di rugiada. Il punto di rugiada è la temperatura alla quale una data miscela di vapore d'acqua e di aria diventa satura.

A destra di questa curva l'aria non è satura e le curve riportate sono curve di uguale umidità relativa. Le linee che partono dal livello di temperatura corrispondente a quella di un alimento incontreranno le curve che partono dal livello di umidità assoluta di quello stesso prodotto o soltanto in corrispondenza del punto di saturazione. Conoscendo questi due parametri è possibile calcolare quanto calore fornire affinché venga portato avanti il processo di essiccamento che utilizza correnti di aria più o meno calda. Conoscere il contenuto di umidità di queste correnti è molto importante perché se dovesse essere uguale al livello presente nell'alimento, la disidratazione si arresterebbe. Se la temperatura dell'aria viene aumentata e il contenuto di acqua nell'alimento non varia, bisogna diminuire l'umidità relativa affinché il processo di essiccamento possa ripartire. Se invece si conoscono le

umidità relativa d'entrata e di uscita dell'aria utilizzata per essiccare il prodotto, si possono ricavare la corrispondente umidità assoluta del prodotto e la quantità di acqua rimossa per Kg di aria secca conoscendo la temperatura alla quale si sta lavorando. Ci sono diversi strumenti che permettono di misurare il contenuto di umidità delle correnti aria che devono essere utilizzate per essiccare un prodotto. Uno di questi è l'igrometro a condensazione: il raffreddamento del prodotto avviene poggiando su una superficie metallica il contenitore finché il vapore d'acqua presente nell'aria non condensi. Si misura dunque la temperatura di condensazione della superficie e si va a vedere sulla carta psicrometrica a quale livello di umidità relativa corrisponde. L'igrometro a capello sfrutta la capacità dei capelli di contrarsi ed espandersi in base all'umidità. Un capello sgrassato e vincolato ad un sistema a

lance a è in grado di farmuovere quest'ul ma in una diversa direzione in base a quanto si contrae a causadell'umidità. Con una opportuna taratura è possibile costruire una scala. Si tra a comunquedi una misura indica va ed approssima va.L'igrometro a resistenza ele rica si basa sulla capacità di alcuni materiali come l'ossido dialluminio di cambiare la loro resis vità specifica al variare dell'umidità. La resis vità è l'a tudine di un materiale ad opporre resistenza al passaggio di cariche ele riche. Anche inquesto caso con opportune tarature si può costruire una scala.L'operazione unitaria dell'essiccamento ha come obie vo quello di stabilizzare un prodo oalimentare. Si compone di due processi di trasferimento: uno di calore con passaggio distato dell'acqua, e uno di massa. Per trasformare l'acqua in vapore e generare essiccamentobisogna fornire calore, cioèbisogna fornire l'energia necessaria affinché avvenga il passaggio di stato. Bisogna quindi controllare la velocità e i fattori che influenzano i due trasferimenti. Il primo trasferimento, quello del calore, avviene attraverso la convezione. Il prodotto può essere riscaldato per convezione attraverso una corrente d'aria calda oppure appoggiandolo su una superficie. Il trasferimento di calore prevede un gradiente di concentrazione e delle resistenze. L'acqua non si sposterà mai da un punto dove è meno concentrata a uno dove è presente in maggior quantità. L'acqua si sposta in base ad un fenomeno fisico basato sulla differenza di concentrazione. Si tratta del secondo tipo di trasferimento, quello di massa. In un prodotto molto umido l'acqua tenderà a fluire per concentrazione ma anche per gravità. La forza motrice che fa spostare l'acqua è il gradiente di concentrazione per il quale devono essere considerate le.

Seguono variabili: temperatura, umidità dell'aria, velocità dell'aria che circola sul prodotto o quindi il flusso, disposizione del solido. Il processo di essiccamento si rappresenta graficamente.