Processi della tecnologia alimentare con elementi di packaging

Processi

Prima lezione 26/09/2019

Processi 9 cfu Alamprese

Packaging 3 cfu Limbo (Libro in biblioteca: Materiali, tecnologie e qualità degli alimenti)

Introduzione al corso- definizioni e classificazioni dei processi

Tecnologia alimentare: complesso di operazioni che serve per ottenere e conservare alimenti e materie

prime le quali possono essere prodotte da agricoltura, allevamento o pesca. Le operazioni unitarie sono le

operazioni che messe insieme vanno a costituire una sequenza di operazioni che rappresentano un processo

della tecnologia alimentare.

L’unione di operazioni e processi fa tecnologia alimentare. Dobbiamo considerare tanti fattori, ma tutti sono

volti alla produzione di materie prime e alla conservazione di esse.

Obiettivi:

- Aumentare la conservabilità delle materie prime e consentire il trasferimento dai luoghi di produzione a

quelli di consumo. Devo poterle distribuire e devono essere disponibili in stagioni diverse da quelle della

produzione (svincolo dalla stagionalità)

- Produrre ingredienti partendo da materie prime che come tali non sono edibili o contengono fattori

tossici. Si cerca di massimizzare l’offerta naturale di materie prime. Esempio dei chicchi di grano —>

produzione di farine, amidi, crusche e altro è relativo alla edibilizzazione della materia prima con

conseguente trasformazione in prodotti finiti.

Li riassumiamo in:

1. Conservare

2. Trasformare

I due vanno effettuati con la massima efficienza quindi evitare sprechi di prodotto ed energia. Dobbiamo

minimizzare il danno tecnologico operando su materie prime o prodotti. Dobbiamo cercare di ottenere un

prodotto trasformato con la massima qualità, ottimizzare la qualità minimizzando il danno tecnologico.

Altre funzioni sono di

1. Garantire sicurezza igienico sanitaria e qualità costante

2. Fornire convenience: prodotti già preparati, dare comodità al consumatore a livello della comodità

d’uso. Anche il mono-porzionamento è un elemento di convenience per evitare sprechi.

3. Promuovere lo stato di salute anche attraverso functional food: prodotti funzionali, arricchiti con

vitamine o microrganismi che svolgono delle funzioni che sono benefiche per il nostro organismo. Sono

tutti i prodotti nutraceutici, arricchiti di sostanze naturali che fanno bene all’organismo come

antiossidanti, polifenoli ecc…

Queste sono tutte funzioni collaterali che vanno considerate nel produrre e progettare un prodotto alimentare.

I processi si sono evoluti nel tempo, prima lo scopo era di produrre alimenti in modo da avere cibo per tutti

(max efficienza) in sicurezza e di qualità.

Oggi d’altra parte dobbiamo gestire la qualità mediante la progettazione dei processi (progetto la qualità

partendo dalla gestione delle materie prime fino al prodotto finito). Assicuriamo la qualità in modo da

garantire con un determinato svolgimento l’ottenimento di un prodotto con qualità costante. Si parla di

sistemi di gestione della qualità —> from Farm to fork

Nell’evoluzione dell’industria alimentare in termine di valore aggiunto ai prodotti alimentari, si è passati da

un ingegneria di processo a un ingegneria di prodotto in cui io progetto il prodotto e adatto le condizioni

operative in modo da ottenere l’alimento che voglio con la qualità che desidero. Ciò ha richiesto una

modifica di concetti e di tecnologie applicate alla base delle tecnologie alimentari.

Process engineering VS product engineering

1. Process engineering: Alta efficienza, bassi costi, conservabilità adeguata. Sterilizzazione in lattina dei

prodotti, scambiatori di calore, tecniche di congelamento… 1850

2. Product engineering: Non sono i concetti unitari alla base, ma si parla di tecniche piu sofisticate.

Chimica colloidale, fisica degli alimenti, scienza dei polimeri e tecniche di analisi delle immagini. Sono

tecniche piu sofisticate in modo da raggiungere garanzia di sicurezza e qualità e dare prodotti che

permettano il benessere dei consumatori. Edulcoranti, UHT, produzione di estrusi, biotecnologia degli

alimenti, tecnologie innovative come riscaldamento ohmico, alte pressioni… progettazione di alimenti

funzionali. 2000

Aspetti del prodotto sono diversi, in particolari i caratteri critici che vanno affrontati sono in relazione con

l’intervento tecnologico

- Vulnerabilità delle materie prime da parte di parassiti —> difesa dalle avversità e dagli attacchi di

microrganismi

- Commestibilità condizionata da parti non eduli o frazioni che vanno riscaldate (non sempre materia

prima è di per se commestibile come chicco di grano) —> miglioro la commestibilità conferendo valore

nutrizionale all’alimento

- Fattori di rischio si evitano con un risanamento (evitare patogeni)

- Alterabilità della materia prima, è attaccabile da micro e altro quindi bisogna stabilizzare la materia

prima e proteggerla da eventuali attacchi ed eventi di degradazione. Stabilizziamo il prodotto

minimizzando il danno tecnologico.

- Ottenere un prodotto che sia comodo, conferire convenience.

1. Vulnerabilità: difesa che puo avvenire in campo (trattamenti chimici pesticidi, fisici reti o colture

protette serre) o post-raccolta (disidratazione, refrigerazione, atmosfera controllata o trattamenti chimici)

2. Commestibilità: rimozione di parti estranee (tegumento chicco di grano, cespo di insalata, pelle delle

patate) e isolamento parti eduli si attuano mediante processi di separazione. Posso anche isolare solo le

parti edibili di quel prodotto

3. Alterabilità: possiamo distruggere le cause come microrganismi alteranti quindi agire con trattamenti

termici e un confezionamento adatto per minimizzare l’effetto. Posso rimuovere le cause con filtrazioni

sterili o estrazione se la causa non è microbica ma di altra natura e intervengo su separazione e

confezionamento. Posso neutralizzare le cause quindi creo un ambiente sfavorevole per cui i fattori non

possono agire —> posso disidratare, sottrarre calore o usare conservanti per far si che micro rimangano

stabili e non alterino l’alimento. Posso trasformare le materie prime o i formulati in modo che non siano

piu alterabili per esempio agendo con fermentazione (sviluppo di micro positivi), cottura con la quale

risano il prodotto trasformandolo, formulazioni quindi ricettazione di un alimento per garantirne una

inalterabilità, frazionamento e ricombinazione o scambi di materia con confezionamento.

4. Fattori di rischio per sicurezza consumatore: Posso distruggere, rimuovere o minimizzare il fattore di

rischio. Opero con scambi di calore, separazione, alleggerimento. Per esempio parlando di

alleggerimento pensiamo ai grassi quindi proporre un prodotto light. (non solo micro, anche troppi

zuccheri o troppo grassi per soggetti specifici)

5. Rispondenza nutrizionale: posso denaturare, correggere la composizione, bilanciare. Come agisco per

esempio con scambiatori di calore per agire sulle proteine. Posso fortificare quindi aggiungere

componenti benefiche, alleggerire togliendo qualcosa di cattivo, posso sostituire. In ultimo la

formulazione per un bilanciamento ottimale.

6. Qualità: va sempre garantita, prevengo non conformità attuando una strategia di analisi dei rischi. Posso

controllare i punti critici agendo a livello di controllo nel processo e nel prodotto.

7. Convenienza: industrializzazione delle pratiche domestiche, dare al consumatore un alimento con poche

pratiche domestiche da fare (precottura, preparazione, istantaneizzazione). Attribuzione di contenuto di

servizio ovvero confezionamento o miniaturizzazione o diverse tipologie di confezionamento (regalo o

uso personale). Riduzione dei costi di produzione si riflette a livello economico sul prezzo, attuo

economia di scala di grandi entità di prodotto che sono piu economiche di quelle artigianali, uso nuove

tecnologie per un risparmio energetico (riscaldamento ohmico, campi elettrici pulsati). Posso contenere i

prezzi andando ad agire sulla distribuzione del mio prodotto ed evitare sprechi.

Processi lezione 2 1/10

22-25 ottobre parma cibustec

Tecnologia alimentare

Per processo intendiamo un insieme di operazioni materiali, attivita, controlli, messi in atto per

trasformare e controllare materie prime che diventano prodotti finiti.

Tutto ciò che va dalla materia prima al prodotto finale è parte del processo, che costituisce un

insieme di operazioni unitarie e lo svolgimento di essi con relativi materiali, attivita collaterali e

controlli.

Gli obiettivi del processo alimentare servono a conservare e trasformare alimenti. Un processo

puo essere per aumentare conservabilità per consentire trasporto e aumentare shelf-life (aumento la

durata delle materie prime per renderle conservabili a lungo e disponibili e commercializzate in

maniera adeguata).

Produce ingredienti alimentari come la farina da utilizzare nelle produzioni alimentari.

Produce un alimento finito con combinazione e trasformazione di materie prime ed ingredienti.

Le materie prime entrano nel processo e derivano da:

- Settori tradizionali di produzione primaria come allevamento o pesca

- Industrie di prima trasformazione (semilavorati) —> ingredienti creati con un processo di

tecnologia alimentare come la farina o matrici piu complesse

- Industrie che producono additivi, nutrienti, coadiuvanti, materiali di confezionamento.

Tutti i materiali che partecipano al processo vengono considerati in senso lato materie prime!

Definizioni che seguono da sapere sono domande d’esame

PRODUZIONE PRIMARIA:

Tutte le fasi della produzione, dell’allevamento o della coltivazione di prodotti primari, compresi il

raccolto, la mungitura e la produzione zootecnica precedente la macellazione e comprese la caccia

e la pesca e la raccolta di prodotti selvatici (Reg. 178/2002)

È tutto cio che ci permette di ottenere materie prime che posso usare come ingredienti per un

prodotto alimentare, per esempio la coltivazione di grano per ottenere farina che partecipa a

processi produttivi. Anche l’allevamento per produrre carne o latte è produzione primaria, cosi

come raccolta di prodotti ortofrutticoli.

PRODOTTI PRIMARI:

I prodotti della produzione primaria compresi quelli della terra, allevamento, caccia e pesca

(Reg. CE 852/2004)

PRODOTTI INTERMEDI:

Derivanti da manipolazioni e trasformazioni delle materie prime ma nn ancora diventati prodotti

finiti che sono oggetto di commercio.

Sono ingredienti derivati da lavorazione di prodotti primari, che posso utilizzare nella produzione

del prodotto finito.

Classificazione delle materie prime in base all’origine:

1. Animale: carne, latte, pesca, miele e uova (1990 prof. Peri)

2. Vegetale: cereali, legumi, piante oleaginose, frutti, vegetali, piante per produzione di zucchero,

piante tropicali (prodotti nervini come caffè, cacao), piante officinali o spezie (importante per

commercializzazione e uso di spezie nei prodotti alimentari).

3. Minerale: acqua e sali

PRODOTTI ALIMENTARI:

Destinato al consumo alimentare da parte dell’utente finale ottenuto da conservazione e

trasformazione delle materie prime

CODEX ALIMENTARIUS:

Raccolta di norme che è stata creata dalla FAO e dalla OMS approvata da tantissimi paesi del

mondo. Essendo delle norme e non delle leggi, le norme si applicano su base volontaria e in caso

contrario non ci sono multe perche sono raccomandazioni e linee guida.

Contiene degli standard per ogni prodotto e definisce per esempio indici chimici raccomandati, se

sono accettati dalla legislazione sono obbligatori, in caso contrario sono solamente una linea guida

per chi acquista il prodotto e deve decidere delle caratteristiche del prodotto.

L’alimento è un substrato che puo essere processato, semi-processato o crudo che è inteso per il

consumo umano e comprende le bevande, chewing-gum e ogni sostanza che è stata utilizzata nella

preparazione o nel trattamento di un alimento. Tutto ciò che viene consumato dall’uomo si

considera un prodotto alimentare.

PRODOTTI NON TRASFORMATI:

Nel regolamento 852/2004 si definiscono anche questi a livello europeo come prodotti alimentari

non sottoposti a trattamento, compresi i prodotti che siano stati divisi, separati, sezionati, affettati,

disossasti, tritati, scuoiati, frantumati, tagliati, puliti, rifilati, decorticati, macinati, refrigerati,

congelati, surgelati o scongelati. Non possono essere trasformati in qualcosa che sia a livello

chimico-fisico diversa dalla materia di partenza.

PRODOTTI TRASFORMATI:

Ottenuti dalla trasformazione di prodotti non trasformati che possono contenere ingredienti

necessari alla lavorazione e che conferiscono loro caratteristiche specifiche. Il prodotto non

trasformato è costituito da un unica materia prima, mentre questo è combinazione di piu ingredienti,

per esempio latte UHT perché il trattamento termico ne ha cambiato la natura rispetto al punto di

partenza.

PROCESSO TECNOLOGICO:

Insieme di attività costituito da una sequenza ordinata di operazioni unitarie applicate in

determinate condizioni operative ad una o piu materie prime. Il prodotto finito è il risultato di tuti i

fenomeno che hanno luogo nel corso del processo.

OPERAZIONE UNITARIA:

Si basa su principi unitari che possono essere descritti tramite equazioni di bilancio o cinetiche che

non dipendono dalla specifica applicazione e dal materiale trattato.

Le operazioni unitarie si suddividono in fondamentali e secondarie:

Fondamentali: svolgono il ruolo primario in un processo di conservazione o trasformazione come

• Trattamento termico.

• Refrigerazione anche combinata con tecnologie leggere che non impattano molto sulle

caratteristiche del prodotto.

• Congelamento.

• Sterilizzazione.

• Disidratazione.

• Frazionamento meccanico.

• Frazionamento con metodi fisico-chimici.

• Miscelazione semplice.

• Miscelazione con strutturazione.

• Trasformazione chimico o comico fisica.

• Trasformazione indotta da reazioni chimiche o enzimatiche o indotta da azioni microbiche.

Posso ricondurre le operazioni unitarie sempre ad una di queste categorie, ci permettono di definire

una cerata tipologia di processo perche hanno ruolo nel definire le proprietà del prodotto alimentare

finito.

Secondarie sono complementari al processo di produzione e non hanno ne finalità conservative ne

finalità di trasformazione, ma servono per preparare il prodotto alla trasformazione

• Riduzione dimensioni

• Formazione

• Stabilizzazione termica (fasi di scottatura o temperaggio, serve solo a portare prodotto a

condizioni particolari per poi svolgere operazioni fondamentali)

• Condizionamento stato fisico (scongelamento)

• Condizionare contenuto di acqua (osmosi inversa, concentrazione, evaporazione)

• Separazione di componenti minori o impurità (allontano una parte del prodotto che non ritengo

edibile)

• Addizione di componenti minori (aggiunta CO2, copertura superficiale, immersione,

antiossidanti)

• Selezione (cernita di un prodotto che c’è sempre nel processo alimentare)

• Condizionamento (relative anche al packaging)

• Trasferimento (a livelli di impianto si trasferiscono alimenti da una parte all’altra)

PROCESSI DI CONSERVAZIONE:

Le tecnologie di conservazione hanno lo scopo di prolungare la vita commerciale di un alimento

cercando di non alterare le caratteristiche della materia prima o del prodotto non trasformato per

mantenerle piu a lungo nel tempo. Devo prolungare la durata commerciale del prodotto alterando

nella misura minore possibile le caratteristiche geometriche, strutturali, meccaniche, fisiche,

chimiche, microbiologiche e sensoriali e nutrizionali delle materie prime o dei semilavorati dai

quali siamo partiti per la produzione del prodotto finale.

TRASFORMAZIONE:

Hanno lo scopo di modificare le caratteristiche geometriche, strutturali, chimiche, fisiche,

microbiologiche dei semilavorati per dare prodotti con determinate caratteristiche di proprietà

sensoriali, nutrizionali, di lavorabilita, di convenience e di stabilità. In questo caso perdo le

caratteristiche delle materie prime che ho miscelato.

Danni tecnologici:

Le finalità sono di massimizzare efficienza, ottimizzare qualità e minimizzare danno tecnologico.

Quest’ultimo avviene durante il processo e puo far scadere proprietà sensoriali o nutrizionali di

alimento prodotto che stiamo trattando. Per esempio il trattamento termico, bisogna scegliere

tempo e temperatura per mantenere salubrità e non sviluppare danni come il sapore di cotto nel

latte.

• Danno meccanico: è a livello strutturale del prodotto, rottura, uscita di succhi, fessurazione,

formazione di fini. Sono danni dovuti ad azione come pressione e sforzo di taglio (shear-stress)

oltre i limiti di resistenza dei prodotti

• Danno termico: danno causato dal calore che viene fornito al prodotto oppure puo anche essere

determinato dalla sottrazione di calore. Si manifesta con perdite di nutrienti, formazione off-color

off-flavour. Puo provocare o favorire il danno meccanico perche danneggio a livello cellulare.

Puo favorire o accelerare danno chimico

• Danno chimico: dovuta a reazioni chimiche in particolare ossidazioni, proteolisi, lipolisi,

isomerizzazione, fotodegradazione. L’entità del danno dipende dalla concertazione di sostanze

reagenti e dalle condizioni operative al contorno che favoriscono o inibiscono le reazioni.

• Danno da contaminazione: possono essere da parte di agenti chimici o fisici l’intensità dipende

dalla concentrazione degli agenti inquinanti.

Entità=intensità x durata

Altro scopo dei processi è ottimizzare la qualità, devo trasformare e conservare massimizzando

l’efficienza e minimizzando danno per ottimizzare la qualità del prodotto finito.

La qualità del prodotto finale deve essere sempre l’obiettivo che guida tutta la progettazione e i

controlli da effettuare durante il processo. Quando si progetta un processo dobbiamo definire cosa si<