Tecnologia della formulazione dei prodotti alimentari

Utilizzo di stabilizzanti di tipo sterico

PM.Un esempio di utilizzo di stabilizzanti di tipo sterico si ha nella produzione di bevande che contengono una componente lipidica che fa parte della dispersione della fase dispersa del sistema e durante la conservazione del prodotto andrebbe incontro a destabilizzazioni di affioramento con la formazione del ring (anello) superficiale. Utilizzando degli ingredienti che modificano le caratteristiche di viscosità e di densità della fase continua bevanda si riduce la mobilità delle particelle disperse e si sfavoriscono i fenomeni di flocculazione e coalescenza. Un altro esempio è un prodotto di mercato nuovo, ovvero le bevande con affinità salutistiche quindi che vengono integrate con vitamine, polifenoli, carotenoidi che però devono essere ridisegnate per garantire un apprezzamento sensoriale quindi si ha una fortificazione dal punto di vista salutistico e del profilo aromatico aggiungendo oli naturali o estratti di erbe naturali. Il problema èche alterano la struttura dell'emulsione, come ad esempio variazioni di pH, temperatura o presenza di sali. Pertanto, è importante conservare correttamente le bevande emulsionate per evitare la separazione delle fasi e la perdita delle proprietà desiderate.molto stressanti ma questa destabilizzazione avviene con molta difficoltà. Ci sono diversi test che vengono utilizzati per valutare la stabilità di un'emulsione: si possono fare test a temperatura ambiente di circa 25°C per periodi di stoccaggio molto lunghi anche superiori alla shelf-life commerciale, oppure test a 37°C per 6 mesi; un altro criterio per i test è la conservazione a freddo a 4°C oppure in condizioni di stress da freddo molto più intenso creando cicli di congelamento e discongelamento ripetuti in 5 cicli con una temperatura media di congelamento di -10°C. Oppure si possono usare camere che creano una storia termica ripetuta per tanti cicli (da frigorifero fino a 45°C in tempostabilità ripetuto per un mese). Infine, si hanno le valutazioni di stabilità per l'esposizione alla luce. Nel processo di produzione di un'emulsione bisogna quindi prendere in considerazione molte variabili: gli ingredienti, le proprietà.le condizioni di processo per determinare le caratteristiche della fase dispersa e continua, le proprietà chimico-fisiche dell'emulsione che si ottiene e i punti più importanti di percezione sensoriale che riguardano l'aspetto, il colore, la texture, il profilo aromatico, la palatabilità e la stabilità nel tempo.

Stabilità delle emulsioni

Instabilità dei sistemi colloidali e delle emulsioni (domanda esame)

Molti prodotti alimentari tipici sono emulsioni molto diverse tra di loro e per questi ci sono delle risposte di stabilità molto diverse quindi non tutti i prodotti sono ugualmente instabili e nel corso della shelf-life le condizioni di instabilità possono manifestarsi in tempi molto differenziati.

L'instabilità è un tema che può essere trattato dal punto di vista fisico o chimico; per stabilità fisica si intende la capacità di resistere ai cambiamenti nel tempo degli ingredienti e si

che si intende per creaming è il fenomeno in cui le gocce di una fase dispersa in un'altra fase (ad esempio, l'olio in acqua in un' emulsione) tendono a salire verso la superficie a causa della differenza di densità. Questo può causare una separazione delle fasi e una perdita di stabilità dell'emulsione. La flocculazione, invece, è il processo in cui le particelle disperse si aggregano formando grumi o flocchi. Questo può essere causato da forze elettrostatiche o da interazioni tra le particelle. La flocculazione può portare a una riduzione dell'area di contatto tra le fasi e quindi a una diminuzione della stabilità dell'emulsione. La coalescenza è il fenomeno in cui le gocce di una fase dispersa si uniscono per formare gocce più grandi. Questo può essere causato da collisioni tra le gocce o da forze di attrazione tra di esse. La coalescenza può portare a una separazione delle fasi e a una perdita di stabilità dell'emulsione. Per quanto riguarda la stabilità chimica, si fa riferimento alla capacità di resistere alle modificazioni nel tempo della struttura chimica dei componenti dell'emulsione, come ad esempio ossidazioni o degradazioni. La stabilità chimica è importante per garantire la qualità e la sicurezza dei prodotti alimentari. Quando si affronta il tema dell'instabilità dei prodotti alimentari che possono essere classificati come emulsioni, è necessario identificare i principali meccanismi di instabilità e lavorare sulla formulazione per minimizzare gli episodi di instabilità. La conoscenza dell'instabilità è fondamentale per trovare soluzioni operative nella formulazione dei prodotti. Per verificare l'instabilità, esistono procedure che prevedono di accelerare la stabilità modificando la temperatura di conservazione o utilizzando cicli di congelamento e scongelamento, ad esempio. Questi metodi consentono di valutare la stabilità nel tempo dei prodotti e di apportare eventuali modifiche alla formulazione per migliorarla.che portano alla separazione di fase. Questo richiede una conoscenza approfondita delle proprietà chimico-fisiche degli ingredienti utilizzati e delle condizioni di produzione e stoccaggio dell'alimento. La separazione di fase può essere causata da diversi fattori, come la differenza di densità tra le fasi, la presenza di emulsionanti o stabilizzanti che perdono la loro efficacia nel tempo, o variazioni di temperatura che influenzano la solubilità dei componenti. È importante identificare le cause dell'instabilità per poter intervenire e prevenire la separazione di fase. Questo può richiedere l'aggiunta di emulsionanti o stabilizzanti più efficaci, l'ottimizzazione delle condizioni di produzione o il miglioramento della formulazione degli ingredienti. In conclusione, la comprensione dell'instabilità e della separazione di fase è fondamentale per garantire la qualità e la stabilità degli alimenti. È necessario avere conoscenze approfondite delle proprietà chimico-fisiche degli ingredienti e delle condizioni di produzione per identificare le cause dell'instabilità e adottare le misure correttive necessarie.

dell'instabilità per poter trovare poi delle soluzioni. Un primo tipo di instabilità è la separazione di tipo gravitazionale che può portare a un affioramento o a una precipitazione in funzione della densità della fase continua rispetto alla fase dispersa: se la fase dispersa ha densità minore della continua si verifica un affioramento-creaming, altrimenti avviene una sedimentazione. La separazione gravitazionale è regolata dalla legge fisica di Stokes che è una legge che consente di prevedere la velocità di separazione in funzione delle caratteristiche fisiche del sistema: in particolare, la velocità di separazione è uguale a -2 per il raggio delle particelle disperse al quadrato per la differenza di densità tra fase dispersa e disperdente per l'accelerazione di gravità diviso 9 volte la viscosità della fase continua. Sono prese in considerazione le caratteristiche fisiche del sistema.

ariguardo della fase continua e fase dispersa e si conclude con i metodi per ritardare la separazionegravitazionale e ragionando sulla legge che il termine velocità si riduce se si riduce il numeratore o se siincrementa il denominatore. Per diminuire la velocità si può diminuire la differenza di densità, il raggiodelle particelle e queste due soluzioni a livello matematico abbassano il valore del numeratore; l'altra viaper ritardare la separazione è di aumentare la viscosità della fase continua η che può essere modificata conl'utilizzo di stabilizzanti. La velocità cresce al crescere del raggio dellaparticella e vista la forma delle due variabili c'èuna relazione di tipo quadratico in quanto lavelocità è proporzionale al quadrato del raggio;ad esempio, se si considera un'emulsionesemplice di un olio di semi girasole in acqual'indicazione sperimentale data è che

senzal'utilizzo di agenti addensanti che modificano la viscosità e la densità della fase continua, l'emulsione è instabile e si inizierà ad avere creaming per un raggio maggiore di 0,5 micron. C'è una relazione quadratica tra velocità e quadrato del raggio. Inoltre, c'è un'importante influenza della viscosità della fase continua e con l'impiego di agenti addensanti si può ritardare la sedimentazione ma per concentrazioni elevate si può promuovere la flocculazione con un effetto non desiderato quindi la scelta è critica per quanto riguarda l'agente addensante. Si può vedere il grafico della velocità in relazione con la concentrazione di eventuali polimeri addensanti utilizzati nel sistema. Un altro fattore importante è la concentrazione della fase dispersa e si può vedere il grafico che mette in relazione φ, ossia la frazione in volume della fase.dispersa sul volume totale, e sull'asse y il rapporto dellavelocità di sedimentazione rispetto allavelocità iniziale: il sistema dice che la sedimentazione è tanto più bassa tanto più èconcentrata la dispersione.Ci sono diverse strategie per ridurre la separazione e sono strategie che riducono la differenza di densità, ilraggio delle particelle e aumentano la viscosità della fase continua; queste possibili soluzioni sono ottenutecon interventi sulla formulazione o per vie fisiche e di processo.La riduzione della differenza di densità è possibile con l'aggiunta di agenti addensanti oppure se la fasedispersa è costituita da olio si può modificare il solid fat content, ovvero il rapporto della frazione olio nellasua frazione cristallina rispetto a quella liquida quindi si ha una modifica della fase olio dispersa.La riduzione del raggio della particella si può avere con la viadell'omogeneizzazione dell'emulsione perché con gli omogeneizzatori ad alte pressioni si ottiene una notevole riduzione della dimensione della fase dispersa diminuendo così la velocità. Un'altra soluzione è l'aumento della viscosità della fase continua con agenti addensanti o agenti gelanti; gli addensanti rendono più densa la fase continua ma non creano un gel, mentre gli agenti gelanti fanno una modifica fisica importante perché intrappolano l'acqua (elemento della fase continua) in strutture tridimensionali che sono i gel. Modificare la viscosità con queste due vie rallenta la mobilità della fase dispersa e rallentando la mobilità si minimizzano le possibilità che le particelle coalescano e che si verifichino fenomeni di instabilità. Ci sono però delle problematiche e delle controindicazioni: con una riduzione della differenza di densità bisogna lavorare con

ingredienti ammessi all'utilizzo alimentare e bisogna considerare anche i costi. La soluzione chimica della modifica della composizione della fase dispersa bisogna verificare in termini