Processi delle industrie alimentari - Appunti

Processi delle industrie alimentari

Industria enologica

L'uva è un’infruttescenza, cioè un raggruppamento di frutti, detto grappolo della Vitis Vinifera. Il grappolo è composto da:

• Un graspo (o "raspo"): ha il compito di collegare l’acino alla linfa ascendente; contiene acido malico, acido tartarico e cenere.
• Numerosi acini (detti anche chicchi, o più propriamente bacche): questi hanno una forma, un peso e un colore che dipende dal tipo di vitigno, dall’allevamento e dalle condizioni climatiche. Tali acini sono di piccola taglia e di colore chiaro (verde-giallastro, giallo, giallo dorato) nel caso dell'uva bianca, o di colore scuro (rosa, viola o violetto bluastro) nel caso dell'uva nera; la colorazione varia da annata ad annata in quanto la sintesi delle sostanze colorate (antociani) dipende dalle condizioni climatiche. La forma dell’acino è sferica talvolta più o meno allungata ed il peso varia da 1 a 5 g a seconda della varietà.

Il raspo, o rachide, è l'asse centrale del grappolo, ramificato in racimoli che terminano con i pedicelli, che portano i fiori. In seguito a fecondazione del fiore (allegagione), l’ovario si trasforma in un frutto maturo, chiamato acino.

L'acino è a sua volta costituito da (dall’interno verso l’esterno):

• Buccia;
• Cuticola;
• Pruina, una sostanza cerosa che conferisce un aspetto vellutato all’acino e formata dall’estere dell’acido palmitico con alcole triossilico. La pruina rende la buccia non bagnabile, ma soprattutto serve a trattenere i lieviti trasportati da insetti, vento e dalla polvere.

L’acino normalmente contiene 4 vinaccioli, che derivano dai 4 ovuli fecondati; spesso, però, i vinaccioli sono 2 o 3 a causa di qualche aborto. A volte l’acino è apirene, cioè senza vinaccioli, oppure contiene dei vinaccioli molto piccoli e vuoti all’interno; questo avviene a causa di una difettosa fecondazione. In questo caso l’acino ha una crescita ridotta e ha un maggiore contenuto zuccherino. L’assenza dei vinaccioli è apprezzata per la produzione dei vini da tavola e di uve appassite.

Il vinacciolo è formato da (dall’interno verso l’esterno):

• Una parte grassa (albume);
• Un guscio legnoso;
• Cuticola.

I vinaccioli sono ricchi di tannini e contengono il 13% di sostanza grassa, per questo motivo sono inviati all’estrazione dell’olio. I tannini migrano nel vino durante la macerazione nella vinificazione in rosso.

La polpa dell'acino

La polpa è la parte più importante dell’acino ed è costituita da:

• Zuccheri: quelli più rappresentati sono il glucosio e il fruttosio, ma ci sono anche pentosi allo stato libero come l’arabinosio, il ribosio, lo xilosio e il saccarosio, il quale, poi, tende a scomparire nel mosto, perché è idrolizzato nei suoi componenti dall’invertasi. Il glucosio e il fruttosio danno origine all’alcol. Il saccarosio ha un potere dolcificante pari a 100, il glucosio è di 53 e il fruttosio è di 105;
• Acqua;
• Acidi organici: il mosto contiene numerosi acidi organici che determinano l’acidità totale. I principali acidi presenti nel mosto sono l’acido tartarico, l’acido malico, l’acido citrico. Questi acidi sono presenti nel mosto o allo stato libero o parzialmente combinati con i cationi;
• Sostanze azotate: fattori che influenzano il contenuto di azoto presente nella polpa e nella buccia sono il terreno, il clima, la concimazione e il vitigno. Le sostanze azotate si presentano sotto forma ammoniacale e in forma organica. Questa ultima è costituita da amminoacidi, polipeptidi e proteine che tutti insieme costituiscono il migliore alimento per i lieviti. Rientrano in questa categoria anche gli enzimi perché contengono azoto. Gli enzimi sono catalizzatori organici di natura proteica specifica e sono prodotti dalle cellule. Nel mosto ritroviamo:

• La polifenolossidasi, che, localizzata nelle bucce, catalizza l’ossidazione degli ortofenoli a ortochinoni, formando pigmenti bruni; la sua attività è parzialmente inibita dall’alcol e dall’anidride solforosa;
• L'invertasi e la pectinasi, che, localizzata nella buccia, rompe le pectine, conferendo limpidezza al mezzo;

Pectine: riempiono gli spazi intercellulari e, combinate con cellulosa, emicellulosa e altri composti, vanno a formare il tessuto connettivo delle cellule presente nella buccia. L’unione tra pectine e cellulosa forma la protopectina, che è il precursore insolubile in acqua della pectina. La trasformazione della protopectina in pectina avviene durante la maturazione ad opera della pectinasi nell’acino di uva. La pectina ritarda la chiarificazione, però le pectinasi demoliscono le pectine provocando la chiarificazione. La pectina è formata da una catena di acidi d-galatturonici legati tra loro con legami ossidrilici.

• Vitamine: quelle più presenti sono quelle che appartengono al gruppo B; la quantità varia in funzione della varietà dell’uva;
• Sostanze minerali: sono localizzate nella buccia e nei vinaccioli e sono presenti sotto forma di ioni; fra i cationi abbiamo: potassio, maggiormente presente; sodio, la cui quantità dipende dalla ricchezza del suolo; calcio, magnesio, ferro e rame. Tra gli anioni ricordiamo i fosfati, i solfati e cloruri.

Il contenuto di sali minerali è determinato tramite incenerimento e calcinazione del residuo ottenuto dall’evaporazione del mosto; a seguito di queste operazioni si ottengono le ceneri, che rappresentano le sostanze minerali presenti nel mosto.

Sostanze polifenoliche

Le sostanze polifenoliche sono localizzate nella buccia, nel raspo e nei vinaccioli e possono essere classificate in:

• Flavonoidi:
  • Antociani: si trovano nell’uva e nei vini rossi; sono formati da due anelli benzenici uniti mediante un anello eterociclico. Gli antociani possono avere un colore rosso all’aumento dei gruppi metossi, una colorazione azzurra all’aumento dei gruppi OH. Il colore dipende anche dal pH del mezzo: un pH acido porta una colorazione rossa, un pH neutro porta una colorazione violetta, un pH basico porta una colorazione azzurra.
  • Tannini: sono antiossidanti che hanno la tendenza a combinarsi con proteine, enzimi e altri polimeri. I tannini vengono classificati in:
    • Tannini idrolizzabili, impiegati come additivi per scopi tecnologici nel vino o quelli presenti nel sughero del tappo;
    • Tannini condensabili, che si trovano naturalmente nell’uva;
  • Flavoni: presenti sia nei vini bianchi che nei vini rossi, sono presenti nelle bucce e hanno una struttura simile agli antociani; sono composti da un anello aromatico fuso con un anello eterociclico, che contiene un gruppo carbonilico, il quale, a sua volta, è collegato ad un anello aromatico. Sull’anello benzoico laterale (quello di destra) possono esserci da 1 a 3 sostituenti fenolici, formando nell’ordine il canferolo, il quercitolo e il miricitolo. Questi composti sono incolori in ambiente acido ma man mano che il pH sale fino alla neutralità la colorazione diventa di un giallo sempre più intenso. Per polimerizzazione più o meno spinta i flavoni possono dar luogo ai tannini che conferiscono, al vino, caratteristiche di astringenza e possono legarsi con le proteine.
  • Catechine: formate da un anello benzoico collegato ad un anello eterociclico che è neutro e saturo con un -OH sul carbonio 3; tale anello eterociclico è, a sua volta, collegato ad un anello benzoico. Sull’anello benzoico (di destra) si possono presentare da 1 a 3 sostituenti, formando rispettivamente l’afzelichina, catechina, gallo-catechina.
  • Leucoantociani: presentano lo stesso scheletro delle catechine solo che presentano in posizione 3 e 4 nell’anello eterociclico un –OH; anch’essi possono avere legati sul benzene da 1 a 3 sostituenti andando a formare rispettivamente la leucopelargonidina, la leuciclanidina e la leucodelfinidina.
• Acidi fenolici: si trovano sotto forma di esteri, sono più presenti nei vini rossi, hanno un’azione battericida (senza interferire nell’attività dei lieviti) e questo spiega il fatto che i vini rossi sono meglio difendibili dei bianchi dagli attacchi dei batteri. Gli acidi fenolici avendo in posizione orto 2 gruppi OH sono facilmente ossidabili a chinoni dalla polifenolossidasi. Si trovano nelle bucce. Si dividono in due gruppi:
  • Acidi benzoici
  • Acidi cinnamici

Ci sono altre sostanze nel mosto, come le sostanze odorose, responsabili dell’aroma del vino, che sono presenti nella buccia e in piccole quantità nella polpa. Le essenze odorose possono essere distinte in due categorie:

• Sostanze originarie dell’uva: che passano dal mosto al vino;
• Sostanze prive di un particolare odore: che si possono trasformare in altre sostanze odorose nel corso della vinificazione.

I componenti della polpa sono distribuiti in diverso modo:

• Zona interna: cioè attorno ai vinaccioli, con il più basso contenuto di zuccheri e il più alto contenuto di acidi;
• Zona mediana: con il più elevato contenuto di zuccheri e con bassi contenuti di polifenoli;
• Zona esterna: a contatto con la buccia ricca di sostanze polifenoliche e povera di acidi e zuccheri.

Maturazione

Avvenuta la fecondazione del fiore, l’ovario si trasforma in un piccolo acino, che aumenta piano piano di peso e di volume. Il ciclo evolutivo dell’uva prevede tre fasi:

1. Fase erbacea: l’acino accumula la clorofilla al di sotto dell’epidermide, aumenta di peso e di volume fino a raggiungere la forma definitiva accumulando notevoli quantità di zuccheri e acidi organici;
2. Fase d’invaiatura: si verifica la scomparsa della clorofilla e quindi la comparsa di un nuovo colore; l’acino perde consistenza, si verifica una perdita dell’acidità libera e un aumento degli zuccheri;
3. Fase di maturazione: l’acino si arricchisce di zuccheri e di sostanze azotate. Se l’acino non viene raccolto dopo la maturazione si verifica una sovra maturazione, che prevede la lignificazione del graspo riducendo l’apporto di sostanze nutritive al frutto. Gli acini perdono acqua per evaporazione: gli zuccheri e gli acidi diminuiscono per effetto della respirazione. Per questo motivo è molto importante capire qual è il momento migliore per raccogliere l’uva.

Gli aspetti più importanti che interessano l’enologo sono:

• Crescita e sviluppo dell’acino: l’acino aumenta continuamente di peso e volume dall’allegagione (è la fase iniziale dello sviluppo dei frutti successiva alla fioritura) alla maturazione. Durante l’allegagione l’acino assume la forma definitiva, mentre il peso massimo si ha 5-6 giorni prima della maturazione; in tale periodo, infatti, si ha una perdita di peso dovuta all’evaporazione dell’acqua. Il peso dell’acino dipende anche dalle condizioni climatiche in quanto acini raccolti da annate piovose pesano di più rispetto a quelle raccolte da annate secche; inoltre il peso dipende anche dal numero di vinaccioli, l’acino, infatti, pesa di più se contiene più vinaccioli; a un aumento del numero di vinaccioli diminuisce il contenuto zuccherino e aumenta il grado di acidità.
• Aumento degli zuccheri: subito dopo l’invaiatura il tenore zuccherino aumenta bruscamente: la quantità di zuccheri che si accumula negli acini è direttamente proporzionale alla durata d’insolazione. L’accumulo di zuccheri è influenzato dalle condizioni climatiche, dalla varietà e dai sistemi di allevamento. Gli zuccheri presenti nella fase di maturazione sono essenzialmente fruttosio e glucosio. All’inizio della maturazione il contenuto di glucosio è più elevato rispetto a quello di fruttosio; in prossimità della vendemmia il fruttosio si ritrova sempre in quantità superiori rispetto al glucosio, che rappresenta il substrato più facilmente utilizzabili per i fabbisogni della piante.
• Diminuzione degli acidi: al momento dell’invaiatura dell’acino, il succo raggiunge la massima acidità. Nel corso della maturazione quest’acidità diminuisce. Le cause della diminuzione dell’acidità sono:
  • La diminuzione della concentrazione dei costituenti della polpa: ciò è dovuto all’accrescimento degli acini durante la fase di maturazione;
  • La migrazione delle basi che vanno a neutralizzare gli acidi;
  • La combustione degli acidi per attività respiratoria delle cellule vegetali.

L’acidità dell’uva è composta da tre acidi:

• Tartarico: è sintetizzato nelle foglie a partire dal glucosio; la quantità di acido tartarico diminuisce con la siccità, con un aumento della T esterna e con l’aumento delle dimensioni dell’acino, mentre aumenta con le piogge;
• Malico: è sintetizzato nelle foglie adulte e giovani; la diminuzione dell’acido malico dipende dall’attività respiratoria; per questo motivo nei periodi caldi la respirazione sarà più accentuata e si avrà un calo di quest’acido.
• Citrico: è sintetizzato nelle radici a partire dal saccarosio e in seguito migra negli organi verdi della pianta. L’acido citrico non subisce apprezzabili variazioni perché è resistente alla salificazione e all’ossidazione respiratoria.

Evoluzione delle sostanze azotate: durante la maturazione dell’uva il contenuto di sostanze azotate aumenta. Il contenuto di azoto totale dipende dalle condizioni pedo-climatiche, in particolare dalla piovosità, dallo stato di maturazione e sanità dell’uva. Nel succo di uva sono stati trovati amminoacidi allo stato libero in tutti gli stadi di maturazione, come l’acido aspartico, l’arginina, la glutammina, la prolina, l’istidina. Tutti gli amminoacidi sono sintetizzati dalle foglie da cui migrano nell’acino. La maggior parte dell’azoto proteico è rappresentato dagli enzimi.

Evoluzione delle sostanze minerali: nel corso della maturazione dell’uva il contenuto di sali minerali aumenta. L’aumento più consistente si verifica allo stadio iniziale della maturazione; l’aumento è tanto più intenso quanto più frequenti sono le precipitazioni o l’irrigazione; in tali condizioni, l’acino accumula grandi quantità di cationi e anioni assorbiti dal terreno grazie alle radici.

Indice di maturazione

Per valutare l’epoca di raccolta si usa l’indice di Garino-Canina, che è il rapporto zuccheri per 100ml/acidità totale per litro. Per le nostre uve tale indice è compreso tra 3 e 5. In pratica nelle ultime settimane di maturazione ogni 3-4 giorni dovranno essere prelevati 10-12 grappoli; questi verranno spremuti (con un torchietto da laboratorio) per ottenere il succo, che verrà filtrato su tela e poi analizzato per vedere il contenuto di zuccheri e il contenuto di acidità titolabile nel mosto; i valori ottenuti consentiranno di stabile l’epoca di raccolta che verrà effettuata quando la concentrazione zuccherina rimarrà costante.

Fattori determinanti la produzione quali-quantitativa

La qualità e la quantità dell’uva dipendono da diversi fattori:

• Fattori permanenti: come dal vitigno, dal portainnesto, dall’età del vigneto;
• Fattori variabili: clima;
• Fattori modificabili: potatura, concimazione;
• Fattori accidentali: attacchi di parassiti, eventi meteorologici eccezionali (alluvione, grandine).

Nelle zone a clima freddo la pianta produce uve con scarso tenore di zuccheri e con elevata acidità, mentre nelle zone a clima caldo produce uve con elevato tenore di zuccheri e bassa acidità. Altri aspetti molto importanti sono: la disponibilità di acqua, le caratteristiche chimico-pedologiche del terreno, che dovrebbe permettere il drenaggio delle acque e nello stesso tempo immagazzinare acqua da fornire alla piante durante il suo accrescimento. Durante la fase di maturazione le precipitazioni sono sfavorevoli alla qualità dell’uva; in questo caso la vite produce uve con uno scarso contenuto glucidico e una scarsa resistenza alle malattie crittogamiche.

Raccolta e trasporto

La raccolta viene eseguita a mano (per evitare rottura delle bacche) recidendolo il grappolo alla base e ponendolo in cesti. Per il trasporto si utilizzano recipienti: cassette di legno o di plastica (quelle di plastica sono le migliori) poco profondi e di modesta capacità, curando la pulizia dei contenitori e proteggendo l’uva, durante il trasporto, dalla pioggia e dalla polvere. Il trasporto deve evitare fenomeni di ossidazione, macerazione e parziale fermentazione. Per ovviare a questi inconvenienti è opportuno effettuare un solfitaggio dell’uva, subito dopo la vendemmia e durante il trasporto. All’arrivo in cantina si effettua un prelievo di un campione di uva per determinare il contenuto glucidico.

Preparazione

La prima operazione della tra...