Processi della tecnologia alimentare

Processi della tecnologia

alimentare

Modulo 1, Processi

FLOWSHEETS DEI PROCESSI CON DISEGNI IMPIANTI

Lucisano

Prof. Mara

Corso di Laurea in Scienze e Tecnologie Alimentari (G29)

Facoltà di Agraria - Università degli Studi di Milano

Processi_Parziale 1 Prof.ssa Lucisano

Flow-sheet: industria saccarifera.

Dalla raccolta alla concentrazione. lavaggio

Presuppone un ad umido con un’azione che mira a rimuovere

Bietole materiali estranei (grossi e/o fini).

Tramite ventilazione con aria o con trasporto con uso di rulli rotanti

posizionati ad una certa distanza.

Conservazione Inconveniente: perdita di zuccheri se le barbabietole non sono integre. Il

pre-lavorazione lavaggio vero e proprio può avvenire con sistemi di agitazione

(sottopressione nelle vasche) o per immersione dove il materiale

H O di estraneo può precipitare sul fondo se il peso specifico è maggiore o

2

H O Lavaggio

2 Lavaggio galleggiare se è inferiore.

Bisogna estrarre la massima quantità di zucchero da materie prime di

taglio

grandi dimensioni. È quindi necessario il per facilitare l’estrazione.

Taglio Si procede preparando delle fettucce facilitando così la penetrazione del

riscaldamento solvente a t° ideale per destabilizzare la struttura cellulare.

H O diffusione

La è un’operazione fondamentale nell’estrazione dello

Diffusione

2 zucchero da barbabietola, e consiste nel miscelare fettucce e acqua.

Legge di Fick: dm = D x A x (dC/dX) x dt

s

Il gradiente di concentrazione: più è grande, > sarà la quantità di soluto

Sugo Fettucce che si diffonde.

grezzo esaurite Coefficiente di diffusione (D): dipende dalla t°, > è t° > sarà la diffusione

e < sarà la viscosità.

Residui di Diffusori: Bergè, dove abbiamo un pre-riscaldamento con l’uso di un

Depolpatura fettucce sugo già caldo. All’interno un sistema di scivoli porta avanti le fettucce

che sono sempre in avanzamento.

riscaldamento Un altro diffusore è la torre BMA (verticale). Le fettucce entrano dall’alto

e portate sul fondo da una vite senza fine e poi riportate in alto dove

Ca(OH)

2 Epurazione entrano in contatto con il solvente (H O).

2

CO Ultimo impianto: DDS è orizzontale ed è formato da due viti che fanno

2 avanzare le fettucce. All’interno le braker bars rompono le fettucce per

renderle meno compatte.

Sugo Residui di

leggero epurazione depolpatura

La consiste nella separazione dalla polpa di piccoli

frammenti di fettucce in sospensione nel sugo grezzo. L’eliminazione

delle polpe e il loro ritorno alla fase di estrazione consente di elevare le

SO Solfitazione rese, e inoltre la presenza di questi materiali in sospensione rende

2 difficoltose le fasi successive.

L’operazione si effettua con depolpatori costituiti da reti metalliche

Trattamento attraverso le quali si fa passare il sugo. Il materiale solido raccolto da

questa operazione viene quindi rimandato all’estrazione.

con resine L’epurazione trasforma il sugo grezzo in sugo leggero. Presuppone

l’uso di idrossido di Ca, che viene aggiunto per far precipitare dei

H O

Concentrazione 2 composti che sono però solubili in H2O e quindi bisogna renderli

insolubili.

È un’operazione complessa che prevede: predefecazione (si aggiunge

Sugo Ca(OH) ), si fa un riscaldamento a 70° si ha la defecazione (si aggiunge

2

denso Ca(OH) ). Si fa quindi una prima carbonatazione (si aggiunge CO ) si

2 2

esegue una filtraizone dalla quale si ottiene il prodotto di scarto: torbida

di 1° carbonatazione. Si esegue quindi un riscaldamento a 85° e una

seconda carbonatazione (si aggiunge CO ), un’altra filtrazione dalla

2

quale otteniamo la torbida di 2° carbonatazione. Prodotto finale è quindi

il sugo leggero.

solfitazione trattamento con resine

La è un processo con il quale Il è un’operazione che non tutte le aziende

aggiungo SO2 per ottenere un sugo più eseguono. Dal momento che nel sugo leggero sono presenti ioni

chiaro. metallici, come il potassio, ed alcuni aa liberi, l’uso di resine che

Dal momento che il sugo leggero è una possono essere caricate + o -, rappresenta il trattamento elettivo per

soluzione limpida ma scura, e quindi lo l’eliminazione di queste sostanze. È importante effettuare queste

decoloriamo con SO2 per evitare un suo operazioni a basse t° poiché a t° elevate si può causare l’inversione

eccessivo imbrunimento durante la dello zucchero. È importante eseguire correttamente i lavaggi e le

concentrazione e cristallizzazione. rigenerazioni delle resine poiché comporta diluizione del sugo.

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Dalla solfitazione allo zucchero finito. purificazione

La è un operazione non sempre necessaria, e serve per

SO Solfitazione

2 eliminare le eventuali colorazioni del sugo denso e separare quelle

sostanze che potrebbero essersi insolubilizzate.

Trattamento con resine cottura

La è un’operazione con la quale porto il sugo denso dal

60% al 90-92% di sostanza secca in modo da poterlo

cristallizzare.

Concentrazione H O

2 Consiste sostanzialmente in un’evaporazione sottovuoto di parte

dell’acqua del sugo denso, dal quale deriva la soluzione sovra-

Sugo satura: massacotta che verrà cristallizzata.

denso Lo zucchero, separato per centrifugazione, viene lavato nella

centrifuga stessa con poca acqua, o vapore. Le acqua di

riscaldamento

SO lavaggio (scolo bianco) si riciclano, mentre lo scolo verde

Farina

2 Purificazione subisce un secondo e terzo ciclo di cottura raffreddamento e

fossile

Ca(OH) centrifugazione.

2 Il non zucchero, contenuto nel sugo denso iniziale, si va

concentrando nello scolo verde. [Vedi flow-sheet pagina

Residui di

Filtrazione seguente]

purificazione cristallizzazione

La è un’operazione che prevede l’uso di una

riscaldamento massa calda, ma l’operazione è effettuata a freddo. L’impianto

H O quindi deve essere dotato di impianto di raffreddamento, che nel

Cottura 2 Blenchard è inglobato nel sistema di miscelazione.

centrifugazione

La è l’operazione mediante la quale si

Scoli di Cristallizzazione separano i cristalli dal liquido. Viene usata una centrifuga a

cristallizzazione paniere, che può essere verticale o orizzontale, e sono

discontinue.

I cristalli vanno verso la periferia e tramite il paniere esce lo scolo

Centrifugazione H O verde. Mentre i cristalli scendono vengono anche lavati per un

2 riclico.

Per arrivare alla P= 99.9 bisogna rifare la raffinazione tramite

Zucchero dissoluzione > filtrazione > raffinazione con carbone attivo >

Melasso

cristallino grezzo filtrazione > cottura.

riscaldamento raffinazione

Il trattamento di consiste in una decolorazione della

H O Farina

2 soluzione zuccherina per passaggio su carbone attivo.

Dissoluzione fossile Solitamente si usa un carbone vegetale che si è dimostrato più

Ca(OH)

2 efficace di quello animale, anche se quello animale dà un

prodotto di migliore qualità.

Residui

Filtrazione Il carbone vegetale viene miscelato con la soluzione zuccherina

e successivamente separato per filtrazione.

Carbone Dalla raffinazione si ottiene un prodotto dall’altissimo grado di

Raffinazione attivo purezza.

Dopo la raffinazione, la soluzione zuccherina purificata, vien

Residui

Filtrazione sottoposta a una serie di cotture > cristallizzazioni >

centrifugazioni (solitamente 3), simile a quelle precedenti.

Da queste si ricava lo zucchero cristallino raffinato che tutti

H O

Cottura 2 conosciamo.

riscaldamento

Cristallizzazione

Ritorni di

raffinazione Centrifugazione

Zucchero

raffinato

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Flow-sheet Cottura-Cristallizzazione, dettaglio.

Cottura

Raffreddamento

Centrifugazione

Zucchero Scolo verde Cottura

Lavaggio Raffreddamento

Scolo Zucchero

bianco di I getto Centrifugazione

Raffinazione Zucchero Scolo verde

Zucchero Cottura

Lavaggio

raffinato Raffreddamento

Scolo Zucchero

bianco di II getto Centrifugazione

Raffinazione Zucchero Melasso

Zucchero

raffinato Lavaggio

Scolo Zucchero

bianco di III getto Bergè

Estratto

Feed Solvente

zucchero IN Tamburo

Riscaldatore Fettucce

Fettucce

esaurite

Sezione interna

tamburo

Scivoli

H O IN

2 Feed OUT

Feed IN e

fin

a

enz

s

Vite DDS

Juice OUT

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Flow-sheet Industria Molitoria. Ricezione, prepulitura e insilaggio. Il grano arriva al

Semi estranei,

Frumento Prepulitura molino in camion, treni o navi alla rinfusa, e scaricato in

metalli, terra e sassi tramogge con aperture grigliate che eliminano i materiali

estranei di grandi dimensioni.

Con la fase di prepulitura si eliminano con setaccio gli

Insilaggio scarti grossolani, e con un’aspirazione anche la polvere.

pulitura

La vera e propria del grano è effettuata

immediatamente prima del processo di macinazione.

Miscelazione È una serie di operazioni con lo scopo di separare impurità.

Corpi estranei e polveri, realizzate sfruttando la differenza in

Bilancia, pesatura on-line dimensione, forma e peso specifico del materiale che si

deve rimuovere in paragone alla cariosside intera.

Spietratura Sassi I materiali da eliminare possono essere: di origine vegetale,

di origine animale, di origine minerale, altre impurezze.

La pulitura si basa sull’abrasione e sull’attrito, quindi il

Separazione cereale deve passare attraverso una serie di attrezzature in

Metalli

magnetica sequenza.

spietratura

Con la si intende quel processo mediante il

quale si eliminano pietre, sabbia e i frammenti di spago che

Classificazione Polveri, sono impurezze. Per effettuare quest’operazione si usano

con tarara semi estranei dei separatori vibranti, oppure delle spietratrici formate da un

piano vibrante da dove fluisce una corrente d’aria

ascensionale, in questo modo le particelle più leggere

Classificazione Vecce, rimangono in sospensione e a causa della forza di gravità, e

del piano inclinato proseguono il passaggio verso il basso,

con svecciatoi Semi estranei mentre quelle più pesanti vengono scaricare.

Bilancia, pesatura on-line separazione magnetica

La è un processo con cui vengono

rimossi i materiali metallici. Può essere effettuata mediante

H O Condizionamento

2 l’uso di magneti fissi o rotanti. A volte all’interno del magnete

è presente anche un flusso d’aria ascensionale con il quale

si eliminano, (dopo il passaggio sul magnete), le cariossidi

Polveri, strati

Spazzolatura con un peso specifico inferiore.

tegumentali

Bilancia, pesatura on-line tarara

Con l’uso della (solitamente dopo il passaggio in un separatore per

dimensione formato da un doppio setaccio), si ha questo effetto: il materiale

Frumento

Flow-sheet che esce dal vibrovaglio in continuo viene attraversato da una corrente d’aria

semplificato. Ricezione forzata ascensionale che elimina il materiale leggero (vedi paglia e simili), e le

particelle meno leggere cadono. A questo punto l’aria aspirata entra in una

Conservazione camera con minor forza aspirante che determina la caduta del materiale che

cariossidi è arrivato fin qui. È usata solitamente nella prima pulitura del grano.

Pulitura svecciatoi

L’uso degli consente di eliminare i grani rotti e semi tondi (vecce),

Condizionamento oppure grani lunghi (avena, orzo). Sono due, uno più in alto e uno più in

Macinazione basso. All’interno in sezione, la superficie è ricoperta da alveoli tondi che

contengono le vecce, ma non il frumento buono.

Confezionamento Stoccaggio farina La velocità è tale da mantenere le vecce negli alveoli fino alla posizione

Spedizione (superiore alla tramoggia), dove la forza peso sarà superiore a quella

centrifuga e le vece cadranno nella tramoggia.

Un’altro svecciatoio serve per l’eliminazione dei semi lunghi, e in questo caso

condizionamento

Il è l’operazione con dli alveoli non riusciranno a contenere i semi più lunghi e così verranno

la quale si alza il livello di umidità della eliminati in un cilindro.

cariosside fino al 4% in più e questo Lo scarto viene poi lavorato in svecciatoi di riserva, in quanto possono

viene fatto per un comportamento contenere del materiale buono. Molti mulini usano selezionatori ottici.

ottimale della cariosside in macinazione

Gli obbiettivi di questa fase sono: ammorbidire i tegumenti per evitare un eccessiva frammentazione durante le fasi

successive; e ammorbidire l’endosperma per ottenere farina con granulometria fine. I tempi lunghi dl condizionamento

sono influenzati dalla durezza dell’endosperma. All’uscita del condizionamento il prodotto viene messo nei cassoni di

riposo.

Frumento tenero: 12h condizionamento (sufficiente); frumento tenero hard: tempi più lunghi, 24-48h; frumento duro:

endosperma compatto, prodotto finito sarà la semola, tempi 8-9h, (creare sfarinati troppo fini vuol dire una resa

inferiore rispetto a produrre semola).

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Processi_Parziale 1 Prof.ssa Lucisano

Dalla prima macinazione alla farina. Cilindri rigati

Frumento Rottura (B2) Cilindri lisci

Cilindri di

rottura rigati (B1) Semolatrici Svestimento (D)

Semole vestite

Plansifter Semole nude Rimacina Farina

(R o C)

Rimacina

(R o C) Semolatrici Svestimento (D)

Semole vestite

Farina Semole nude Rimacina Farina

(R o C) secondo laminatoio (B2)

Macinazione Dopo le rotture (B1), al

arrivano il 70% del frumento entrato in B1. Vengono usati

L’obbiettivo è quello di separare l’endosperma amilaceo laminatoi di rottura con superficie rigata, e lavorano in

dalle parti tegumentali e dal germe, e di ridurre la coppia a velocità diverse. Le parti corticali in uscita dalle

granulometria dell’endosperma. rotture si classificano in crusche e cruschelli a secondo

Rottura iniziale B1, è una rottura iniziale condotta i in delle dimensioni.

cilindri rigati (coppie di cilindri che ruotano in senso vestite,

Le semole vegnono divise in formate dalla

opposto (laminatoi) a velocità differenti, sono in ghisa e mandorla farinosa alla quale sono rimaste attaccate le

posti ad una cera distanza). Solitamente oltre alla prima nude.

parti cruscali; e La loro separazione viene

rottura, ne seguono altre 4 o 5. Ha come funzione quella semolatrici

effettuata in che operano la separazione in

di aprire, tagliare e laminare i chicchi di grano, distaccare base al diametro. È un’attrezzatura a sviluppo orizzontale,

l’endosperma dei tegumenti e lasciare la crusca sotto formato da un trabatto sottoposto a movimento. Oltre

forma di lamelle larghe e piatte per una loro più facile all’azione di movimento, c’è anche l’azione dell’aria. Le

eliminazione. Viene fatta gradualmente per evitare particelle più leggere galleggiano sulla superficie delle

un’eccessiva frantumazione.

Plansifter altre e portate verso la parte finale in un letto fluido.

Le semole nude sono a contatto con il setaccio, mentre

Ogni passaggio di rottura è seguito da una classificazione quelle vestite non sono mai a contatto e si spostano. Il

per dimensioni effettuata con i plansifter, che sono materiale di dimensioni diverse viene diviso per

macchine formate da armadi con più setacci piani posti dimensione attraverso le diverse luci di maglia dei setacci.

uno sopra l’altro con maglie differenti. Il loro scopo è La separazione per peso specifico funziona se il materiale

quello di dividere le particelle che provengono dai che lo deve subire ha un range di granulometria limitato.

laminatoi in classi di diversi dimensioni. È continuamente Dopo le semolatrici, le semole vestite vanno incontro allo

sottoposto a vibrazione, e i setacci hanno maglie sempre svestimento condotto in cilindri finemente rigati e a una

più sottili man mano che si va verso il fondo dell’armadio. successiva classificazione con plansifter; mentre le

Il materiale di rifiuto viene convogliato in uscita e semole nude, vanno alla rimacina condotta in cilindri lisci,

rimandato ad una seconda fase di rottura. che riducono le semole a farina.

Feed IN

OUT Cilindri di rottura

Aria

Semolatrice

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Processi_Parziale 1 Prof.ssa Lucisano

Flow-sheet produzione della pasta secca.

L’impastamento, durante questa fase si procede ad unire acqua e sfarinati in un

impasto omogeneo con umidità del 30% circa. Durata 15-20 minuti. È importante

l’idratazione per evitare l’insorgenza di punti bianchi nel prodotto finito. Per evitare

questo, si effettua un pre-impastamento in un’impastatrice ad alta velocità

Semola Acqua (centrifuga) alla quale seguono una o più impastatrici fino all’ultima fase con

impastatrice che opera sottovuoto finito.

Una volta impastata viene formata nella seconda parte della pressa, dove viene

Dosaggio - Miscelazione favorita l’interazione delle proteine idratate a dare glutine.

L’impasto viene quindi spinto dalla vite di compressione verso la trafila che è di

bronzo ricoperta di teflon se vogliamo ottenere una pasta liscia, oppure di solo

Impastamento - bronzo se si vuo