Tecnologia delle conserve vegetali

Tecnologie delle conserve vegetali

Struttura e produzione dell'industria delle conserve e semiconserve alimentari

In questo periodo si sta modificando la tendenza, ossia si sta aumentando la produzione di prodotti surgelati, che stanno di fatto per superare le conserve. Questo nuovo trend si può studiare osservando i fattori che determinano la domanda:

• Livello di urbanizzazione: si può notare come i prodotti processati siano nati in Europa, e poi trasferiti negli Stati Uniti. La Cina, solo negli ultimi anni, ha iniziato uno sviluppo, e ora stanno crescendo i consumi di conserve.
• Reddito pro-capite: nei paesi più poveri le conserve hanno un valore molto elevato, mentre qui da noi le conserve hanno prezzo minore del prodotto fresco.
• Preferenze

I principali produttori di conserve sono Europa, Nord America e Nord Asia. Gli Stati più sviluppati utilizzano prodotti di conserve perché costano di meno. La Cina produce la metà della frutta, ma poca viene processata, mentre negli Stati Uniti avviene il fenomeno contrario. Si può notare come il fattore che incide di più sia il costo degli acquisti, ossia dei materiali per realizzare il prodotto, seguito dal costo dei salari e quindi della manodopera.

Infine, possiamo valutare la presenza delle maggiori aziende a livello internazionale e dei loro prodotti. L'industria alimentare ha un basso valore aggiunto con un costo di personale che incide significativamente.

Derivati del pomodoro

L'Italia è il secondo (forse terzo) produttore di derivati di pomodoro dopo gli Stati Uniti. Si producono i concentrati (380'000 t/anno) e pelati (900'000 t/anno). Dagli anni '80 si produce anche la passata, le polpe e cubetti, succhi bevibili, pomodoro essiccato in fiocchi ed in polvere, ketchup, etc..

In Italia sono presenti 200 aziende di cui il 70% in Campania, il 13% in Emilia Romagna, gli addetti fissi sono circa 8000 e quelli stagionali 15000. I poli agro-industriali sono:

• Parma/Piacenza per la produzione di concentrati e passata
• Napoli/Salerno per la produzione di pelati e simili, aziende più piccole.

Non è inoltre da sottovalutare che ogni tipologia di processo utilizza una tipologia di pomodoro diverso (es San Marzano, pachini..). In Italia i 2/3 dei pomodori vengono processati, il derivato più usato è il concentrato. Una prima classificazione era la suddivisione tra concentrato e pelati. Dagli anni '80 si utilizza la passata che ha una tecnologia simile a quella della pastorizzazione del latte.

Produzione mondiale di pomodoro: Un quarto della produzione mondiale è destinato all'industria di trasformazione. Molti paesi hanno un'industria di trasformazione del pomodoro, ma la produzione è fortemente concentrata: 8 Paesi rappresentano circa 84% della produzione annua mondiale.

Consumo pro-capite annuo di derivati del pomodoro: 30Kg USA, 23Kg Italia, 19Kg Europa. In Italia il maggior numero di aziende si trova nel Sud Italia e nelle isole, segue il Nord Italia. La produzione prevede per il 62% della produzione il Sud, per il 32% il Nord. Infine, in Italia ci sono 177 aziende che trasformano il pomodoro e 155 coprono il 50% della produzione. Nel Nord Italia la ripartizione del pomodoro fresco prevede la trasformazione in concentrato e in polpa. Mentre al Sud abbiamo la prevalenza di pelati e polpa e poi passata.

Ortaggi e appertizzati al naturale

Produzione circa 250'000 t/anno. Si utilizzano piselli, fagiolini, fagioli, ceci e lenticchie, mais. La produzione è concentrata nella pianura padana. Esistono circa 350 aziende che si occupano di questo settore. L'orticoltura da industria è recente. Questa industria è nata per utilizzare i prodotti che non erano vendibili come prodotto fresco. Era quindi un modo per riutilizzare gli scarti. In Francia invece questo trend ha sempre avuto un valore molto importante e di conseguenza anche le industrie sono da sempre specializzate.

Ortaggi sottaceto, sottolio e in salamoia

Circa 100'000 t/anno. Ci sono 50 aziende e le prime 4 detengono quasi tutto il mercato. Di questa categoria fanno parte: olive nere e verdi in salamoia; giardiniera di ortaggi sottaceto; antipasti misti di sole verdure, compresi gli agrodolci ed i preparati per condimento di riso e pasta; cipolline sottaceto; antipasti misti di verdure e prodotti di origine animale; peperoni sottaceto ed in salamoia; carciofi sottolio; funghi sottolio; cetriolini sottaceto. I 2/3 della produzione è destinata alla vendita al dettaglio, il resto alla ristorazione collettiva.

Succhi e nettari di frutta

La produzione di succhi consiste in 500'000 t/anno di agrumi, mele e uva. Prevalentemente concentrato. Su 120 aziende, 100 si occupano di agrumi. I nettari invece sono venduti di pera, pesca e albicocca prevalentemente. La produzione si ferma a circa 400'000 t/anno.

Succhi di frutta allo sciroppo e al naturale

Più del 40% sono macedonie, seguite da pesche e pere allo sciroppo. 50 aziende per 100'000 t/anno e situate in Veneto e Emilia.

Confetture, marmellate e gelatine

45'000 t/anno, per consumo diretto (prevale la vendita al dettaglio) o sotto forma di semilavorato. Frutta come albicocche, ciliegie e amarene, pesce sono quelle che prevalgono. In Italia si produce il concentrato per i succhi di frutta, mentre l'ultima parte della lavorazione viene eseguita in Nord Europa. In Francia le conserve nei supermercati predominano, e vengono utilizzati in diversi campi. In Cile vengono consumate molto le ciliegie in conserve. In Inghilterra vendono le conserve di spicchi di frutta.

Conserve e semiconserve

Una conserva è un prodotto che ha subito un trattamento termico di sterilizzazione ed è stato confezionato in un adatto contenitore ermetico. Le conserve possono essere: acide pH<4,5 o non acide pH>4,5; batteriologicamente stabili fino a 30°C o fino a 55°C (per paesi tropicali o subtropicali). In teoria la conservabilità di una conserva è infinita nel tempo e indipendente da fattori ambientali esterni e dalle condizioni di conservazione, in pratica fattori ambientali sfavorevoli (es umidità, calore, salsedine) talvolta combinati tra loro, possono accorciare la vita della conserva a causa della perdita di ermeticità del contenitore, oppure si possono verificare lentissime reazioni chimiche (es reazioni di Maillard, come la produzione di furosina nelle uova) che producono modifiche sensoriali dell'alimento.

Tutti i prodotti che subiscono trattamenti diversi da quelli su citati per le conserve vengono definiti semiconserve. Per definizione il tempo di conservazione delle semiconserve dipende dalle condizioni di conservazione. Nel gruppo delle semiconserve rientrano ad esempio i prodotti pastorizzati e quelli la cui conservazione è ottenuta mediante l'uso di sostanze in grado di impedire/selezionare lo sviluppo microbico (sale, aceto, zucchero, alcol etilico..), oppure mediante la formazione di condizioni ambientali sfavorevoli tramite fermentazione, affumicamento, essiccamento, congelamento, etc.. Semiconserve con pH>4,5 pastorizzate: devono aver subito un trattamento di pastorizzazione e sono confezionate in contenitori ermetici. Devono portare in etichetta la dicitura “da conservare in frigorifero”. Semiconserve a qualsiasi pH: sia mediante aggiunta di sostanze inibitrici dello sviluppo microbico sia mediante processi atti a conferire al prodotto particolari caratteristiche protettive: prodotti acidificati, salati, fermentati, affumicati, essiccati, liofilizzati, congelati, sotto alcol ecc. Possono richiedere o meno confezione ermetica.

Nel 1810 Nicolas Appert scrive “l'arte di conservare per diversi anni tutte le sostanze animali e vegetali”, nello stesso anno Peter Durand brevetta i contenitori metallici per alimenti. Jhon Hall e Bryan Donkin brevettarono un metodo per fabbricare conserve di alimenti, copiato da Appert, ma usando contenitori metallici. Dobbiamo aspettare fino al 1881 per vedere la nascita della prima azienda italiana per la produzione di conserve di carne. All'inizio la produzione di una conserva di carne ci volevano circa 6 ore, di conseguenza era costosa e ricopriva un prodotto di lusso.

Sterilizzazione e pastorizzazione

Il trattamento termico di sterilizzazione conduce alla completa distruzione dei microrganismi, incluse le spore, ed all'inattivazione degli enzimi. Non esistono delle condizioni termiche valide indiscriminatamente. La scelta della temperatura e della durata del trattamento dipende infatti sia dalle caratteristiche chimico-fisiche del mezzo (pH, tenore d'acqua, presenza di lipidi), sia dalla necessità di distruggere microrganismi sporigeni. Lo scopo della sterilizzazione è quello di rendere stabile l'alimento nel tempo, operando in modo tale da minimizzare le alterazioni del prodotto (sia di tipo sensoriale, sia nutrizionale) causate dal trattamento: ciò si ottiene ottimizzando il binomio tempo-temperatura.

Il trattamento termico di pastorizzazione consente la distruzione dei microrganismi patogeni e la riduzione della carica microbica presente nell'alimento, oltre all'inattivazione di parte degli enzimi. Tale trattamento, che consente di prolungare la conservabilità dell'alimento rispetto al prodotto non pastorizzato, è utilizzato per la produzione di semiconserve.

La differenza per esempio tra olive nere e olive verdi è che le prime hanno un pH7, mentre le altre hanno un pH4 (perché sono state fermentate). Inoltre, se ho di fronte delle conserve a pH acido posso sterilizzarle a 75°C, altrimenti devo alzare la temperatura fino a circa 120/140°C. Si può quindi dire che il pH definisce le condizioni di trattamento. Ad esempio, se tratto a 72°C x 15s del succo di limone lo sterilizzo, mentre il latte riuscirei solo a pastorizzarlo.

Il parametro D dipende dalla resistenza del microrganismo, se trattiamo microrganismi sporigeni, questi sono i più resistenti. Esistono quindi delle tabelle che mettono in relazione la temperatura e il tempo D di un certo microrganismo. Inoltre, nella fase di crescita esponenziale il microrganismo è più sensibile, mentre nella fase stazionaria è più stabile. La stabilità (o resistenza) dipende anche dal pH, dalla quantità di grasso (il grasso ha azione protettrice) e dalla presenza di acqua (la resistenza aumenta con il diminuire della quantità di acqua). Per pastorizzare il tuorlo ci vuole più alte temperature rispetto all'albume.

• La sterilità assoluta non esiste: il numero di microrganismi sopravvissuti non diventa mai zero.
• È importante la carica microbica iniziale: la sterilità commerciale si ottiene a seguito di un trattamento termico in grado di ridurre di un certo numero di ordini di grandezza una popolazione di spore di un microrganismo molto termoresistente. Per le conserve un trattamento di sterilizzazione deve essere in grado di ridurre di 12 cicli logaritmici la popolazione di spore di Clostridium botulinum.

Per vedere se un trattamento è efficace si utilizzano dei parametri che variano con la tipologia di alimento, ad esempio per le uova si usa la salmonella 775, mentre per il pomodoro un Clostridium. Permette di conoscere per un certo tipo di microrganismo, il numero di microrganismi sopravvissuti ad un trattamento termico effettuato ad una determinata temperatura costante. Z è la differenza di temperatura che determina una variazione di 10 volte di D, in altri termini rappresenta quell’aumento di temperatura che determina un’accelerazione di 10 volte della velocità di distruzione termica del microrganismo. Questo valore è maggiore per le reazioni chimiche rispetto che per i microrganismi.

Ottimizzare il trattamento termico significa identificare le condizioni di tempo e temperatura che distruggono efficientemente i microrganismi e inattivano gli enzimi che possono alterare l’alimento senza modificare il prodotto dal punto di vista sensoriale e nutrizionale.

Il controllo di un processo di sterilizzazione in azienda

All’interno della confezione si inseriscono una termocoppia per il controllo della temperatura. Viene inserita questa sonda nella zona più sfavorevole (ad esempio in un prodotto solido va messa nel centro geometrico), inoltre è meglio se si favorisce la turbolenza. È meglio un prodotto in regime turbolento piuttosto che in regime laminare; il tempo di passaggio è dato dal rapporto tra il volume del tubo e la portata del liquido che scorre.

• Prodotti liquidi viscosi in contenitore non agitato
• Prodotti liquidi poco viscosi, sia che il contenitore sia agitato che non
• Prodotti solidi immersi in un liquido, sia agitato che non
• Prodotti solidi

L’effetto letale è detto L e ci indica i minuti per avere l’effetto desiderato a T=121°C. Questo effetto è descritto per i microrganismi, altrimenti si parla di effetto di cottura. Il problema che in un processo tecnologico non si raggiunge subito la temperatura desiderata, profilo di riscaldamento, sosta e raffreddamento. L’industria deve garantire una certa riduzione decimale, ogni prodotto ha un suo microrganismo di riferimento e dipende inoltre dal pH.

Esempio di analisi: dalla seconda legge di Bigelow riesco a determinare diversi D (cioè tempi di riduzione decimali) rispetto a un parametro che conosciamo di temperatura e D. Per sapere le effettive riduzioni decimali devo usare la prima legge di Bigelow ma in forma di integrale, appunto perché la T non è costante. In un grafico 1/D e tempo, determinando l’area sottesa da questa curva si determina il numero di riduzioni decimali.

(Effetto di sterilizzazione: distruggi spore, inattivi gruppi enzimatici, distruggi patogeni. Effetto di pastorizzazione è diminuire la carica microbica e distrugge forme non patogene. D dipende dalla T, pH, spora o forma vegetativa, quantità di lipidi, quantità di acqua)

Di importanza fondamentale è la conoscenza della prima e della seconda legge di Bigelow: la prima esprime il tempo di riduzione decimale ad una determinata temperatura; la seconda mette in relazione il tempo di riduzione decimale ad una certa temperatura. Z è molto maggiore per le reazioni chimiche rispetto ai microrganismi: con i trattamenti HTST si ha una più efficace distruzione microbica senza alterare il prodotto. Il problema è che durante un processo tecnologico la T non viene raggiunta in maniera istantanea, soprattutto con la sterilizzazione nel contenitore: si ha un profilo di riscaldamento, una sosta e poi il raffreddamento. Nell’industria alimentare possiamo trovare profili diversi. L’industria deve garantire però una determinata riduzione decimale. Il microrganismo di riferimento varia in funzione del pH del prodotto. Le leggi di Bigelow servono a:

log(D1/D2)= T2-T1/Z (T1 temperatura vera, T2 temperatura di riferimento=121°C per Clostridium botulinum D=12s) applicando questa relazione si può determinare logD1. (non chiede all’esame). D alla temperatura di esercizio. Posso ricavare D in funzione della temperatura. Per conoscere il numero di vere riduzioni decimali è necessario risolvere l’integrale di dteta/D, l’area sottesa alla curva.

F0 è il tempo equivalente a 121°C. C0 equivalente a 100°C. L’effetto letale scrivi formula. (Trif per L 121°C). Effetto cottura è con C0.

Nelle industrie alimentari si aggiunge acido citrico nelle conserve per abbassare il pH perché costituisce il 70% degli acidi presenti. Se ne metto troppo cambio il sapore, c’è quindi un limite. Il trattamento termico viene svolto in relazione con il pH.

Effetto del sale

Il sale è uno dei primi elementi utilizzato per conservare gli alimenti assieme al calore e all’acidificazione. Il sale viene ricavato dalle saline oppure dalle miniere di sale (salgemme). Le saline si trovano vicino al mare in regioni dove l’acqua marina viene fatta evaporare in vasche diverse a seconda della concentrazione salina. La densità dell’acqua di mare è pari a 3,5 °Baumé; per effetto del sole l’acqua viene evaporata, ci sono vasche di evaporazione dove avviene la cristallizzazione. Il cloruro di sodio cristallizza e viene poi recuperato. Il sale proveniente dalle miniere è recuperato in maniera analoga ottenendo soluzioni sature di salamoia e poi recuperato. Il sale deve essere purissimo.

Effetti del sale sui microrganismi

Quando è in soluzione acquosa si parla di salamoia: con questa fase si esercita una pressione osmotica. Si hanno diverse possibilità: se la soluzione ha un minor contenuto in soluti, per l’osmosi l’acqua entra nella cellula, che muore per lisi cellulare. Se la pressione osmotica è uguale a quella esterna non c’è una migrazione di acqua. Quando invece la soluzione ha pressione osmotica superiore (ipertonica) l’acqua all’interno del prodotto e del microrganismo tende ad uscire per bilanciare la concentrazione esterna. La pressione osmotica è una proprietà colligativa perché dipende dal numero di soluti nella soluzione. A generare una maggiore pressione osmotica è il cloruro di sodio rispetto al saccarosio. A diverse concentrazioni di salamoia corrisponderà anche una diversa Aw, ovvero l’acqua disponibile per la crescita microbica. A un incremento della percentuale di sale nella salamoia corrisponde un abbassamento dell’attività dell’acqua nel prodotto. I microrganismi più sensibili alla presenza di sale sono i microrganismi patogeni, come con il calore. Con l’aggiunta del 14% si può inibire lo sviluppo dei patogeni, con il 15% si inibiscono quasi tutti i microrganismi.

La molalità è il numero di moli su Kg di solvente; in una soluzione satura di salamoia è attorno al 26%. Il sale possiede un certo grado di tossicità nei confronti dei microrganismi e riduce la solubilità dell’ossigeno nell’acqua. (quale è l’effetto del sale/salamoia su micro? Genera pressione osmotica).