Tecnologie delle Conserve di Origine Vegetale con Domande Esame

Tecnologie delle conserve di origine vegetale

Introduzione

Docente: Alyssa Mariel Hidalgo Vidal

In termini di numero di addetti, l’industria alimentare è il terzo dei settori industriali italiani. Le aziende di questo settore sono circa 2000 ed impiegano circa 30.000 addetti. Il settore delle conserve vegetali comprende diversi sotto-settori.

Sotto-settori delle conserve vegetali

• Derivati del pomodoro: l’Italia è uno dei maggiori produttori ed esportatori di derivati del pomodoro. I due prodotti tipici di questo comparto sono rappresentati dai concentrati e dai pomodori pelati.
• Ortaggi appertizzati al naturale: sono prodotti come piselli, fagiolini, fagioli, ceci e lenticchie reidratati, mais dolce.
• Ortaggi sottaceto, sottolio e in salamoia: questo settore comprende diverse tipologie di prodotti. Le principali tipologie sono rappresentate da:
  • Olive verdi e nere in salamoia
  • Cipolline sottaceto
  • Peperoni sottaceto e in salamoia
  • Carciofini sottolio
  • Funghi sottolio
  • Cetriolini sottaceto
• Conserve di frutta allo sciroppo e al naturale: la maggioranza riguarda le macedonie di frutta, il restante è rappresentato da pesche e pere allo sciroppo ed al naturale.
• Confetture, marmellate e gelatine: al primo posto l’albicocca, seguita da ciliegie e amarene, pesche.
• Succhi e nettari di frutta: la produzione di succhi prevalentemente di agrumi, mela e d’uva. Nettare è un prodotto tipico italiano; pera, pesca e albicocca.

Distinzione tra conserva e semi-conserva

Definizione di conserva e semi-conserva

I prodotti alimentari conservabili sono alimenti che per effetto di un determinato trattamento tecnologico, o per azione di sostanze aggiunte, si conservano per tempi più o meno lunghi, ma comunque superiori a quelli caratteristici del prodotto fresco. Qualunque prodotto alimentare conservabile deve essere privo di microrganismi pericolosi per la salute del consumatore e non deve contenere sostanze nocive o tossiche in concentrazione superiore a quella accettabile.

Conserve

Conserve sono i prodotti alimentari conservabili, la cui conservabilità è ottenuta con l’impiego combinato delle seguenti tecniche:

• Chiusura in contenitori ermetici ai liquidi, gas, microrganismi nelle normali condizioni d’uso e stoccaggio;
• Aver subito un trattamento termico di sterilizzazione in grado di inattivare in modo irreversibile gli enzimi e di distruggere i microrganismi che sono in grado di alterare l’alimento o renderlo dannoso per l’uomo.

Le conserve si dividono in due gruppi:

• Conserve acide con pH < 4,5
• Conserve non acide con pH ≥ 4,5

Altra distinzione:

• Conserve batteriologicamente stabili fino alla temperatura di 30°C
• Conserve batteriologicamente stabili fino alla temperatura di 55°C (paesi tropicali e sub-tropicali)

La conservabilità di una conserva è indipendente dalle condizioni dell’ambiente esterno, purché si tratti di condizioni normali. 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 che producono modifiche sensoriali dell’alimento.

Semi-conserve

Semi-conserve sono prodotti alimentari conservabili la cui stabilità, oltre che dal processo di conservazione adottato, è limitata dalle condizioni ambientali, per cui in molti casi è necessario ricorrere a particolari accorgimenti (basse temperature, atm più o meno modificate) per garantire la conservabilità.

Le distinguiamo in due gruppi:

• Semi-conserve con pH ≥ 4,5 pastorizzate

La stabilità viene ottenuta con l’impiego combinato delle seguenti tecniche:

• Chiusura in contenitori ermetici ai liquidi, gas, microrganismi nelle normali condizioni d’uso e stoccaggio.
• Trattamento termico di pastorizzazione, od altro autorizzato, analogo negli scopi.

Tali conserve devono riportare la dicitura “da conservare in frigorifero”.

• Semi-conserve a qualsiasi pH

Sono prodotti alimentari stabilizzati sia mediante l’aggiunta di sostanze inibitrice dello sviluppo microbico, e degli altri agenti di alterazione, sia mediante processi atti a conferire al prodotto particolari caratteristiche protettive nei confronti dello sviluppo dei microrganismi dannosi che di altri agenti di alterazione. (Prodotti acidificati, essiccati, salati, fermentati...). Possono richiedere o meno la presenza di una confezione ermetica.

Effetto del calore sui microrganismi

La conservazione degli alimenti mediante l’uso del calore

Le alte temperature vengono impiegate con lo scopo di eliminare gli enzimi e i microrganismi responsabili dei processi alterativi. L’azione del calore sui microrganismi dipende da:

• Natura dei microrganismi (psicrofili, mesofili e termofili);
• Composizione chimica e grado di acidità dell’alimento;
• Fattori esterni all’alimento, come la durata del trattamento termico.

Pastorizzazione e Sterilizzazione

Sono due operazioni basate sul trasporto di calore. Il loro scopo è quello di aumentare la conservabilità nel tempo, dei prodotti alimentari.

Con la pastorizzazione si mira a:

• Distruggere le forme vegetative dei microrganismi, ed in particolare di quelli pericolosi per la salute dell’uomo,
• Inattivare gli enzimi più termolabili che possono alterare gli alimenti.

Gli alimenti trattati per pastorizzazione si conservano per un periodo di tempo comunque limitato, più o meno lunghi in dipendenza dell’intensità del trattamento termico, della natura del prodotto, della carica iniziale di microrganismi presenti e dalle condizioni di conservazione.

Con la sterilizzazione si mira a:

• Distruzione di tutti i microrganismi
• Inattivazione degli enzimi in grado di alterare l’alimento.

Un prodotto sterilizzato è in grado di conservarsi anche per periodi lunghi di tempo, anche diversi anni, ed anche in questo caso in dipendenza di una serie di fattori.

[Non è possibile avere una sterilizzazione industriale assoluta per cui viene identificata una sterilizzazione commerciale dove nella maggioranza dei casi, viene preso di riferimento la riduzione di 12 cicli log del numero di spore del C. botulinum].

Tradizionalmente vengono definiti trattamenti di pastorizzazione tutti i trattamenti effettuati a temperature inferiori a 100°C e trattamenti di sterilizzazione quelli effettuati a temperature superiori. Questa definizione non è corretta, infatti è più corretto definire i due trattamenti sulla base degli effetti che questi hanno sull’alimento e sulla sua conservabilità. (Es. Il latte trattato a 75°C per 15s è pastorizzato, la sua conservabilità è limitata nel tempo; nelle stesse condizioni il succo di limone è sterilizzato in quanto si può conservare per mesi. Il motivo è che nel latte il pH è 6,8 mentre nel succo di limone il pH è 2,8). Ecco quindi perché è errato definire i due trattamenti solo sulla base delle temperature dei trattamenti.

Scopo dei trattamenti termici

Lo scopo principale dei trattamenti termici realizzati sui prodotti alimentari per aumentare la loro conservabilità è quello di distruggere i microrganismi e inattivare gli enzimi che possono essere responsabili delle alterazioni dell’alimento. Il trattamento non deve alterare, dal punto di vista nutrizionale e sensoriale, il prodotto.

Distruzione termica dei microrganismi

Bigelow trovò una relazione matematica che rappresenta la cinetica di distruzione termica dei microrganismi ad una temperatura costante.

La I equazione di Bigelow:

log N = log N0 - θ/D log N0

Rappresenta l’equazione di una retta dove rappresenta l’ordinata all’origine e 1/D il coefficiente angolare.

Riportando in grafico log N in funzione di su carta semi-log, si ottiene la:

Curva di sopravvivenza, per quella popolazione microbica a quella temperatura. Permette di conoscere la popolazione microbica sopravvissuta a trattamenti effettuati per diversi tempi a quella temperatura.

Per valori elevati di θ il valore della popolazione microbica diventa 10^-1, 10^-2 etc., ma non diventa mai 0, questo significa che la sterilità assoluta non esiste.

Il valore pari a 10^-1, 10^-2 identifica, rispettivamente, la probabilità di trovare un microrganismo in 10, 100 Kg. Di conseguenza per sterilità si intende quella commerciale, che 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 termoresistente.

Nella I equazione di Bigelow D è detto tempo di riduzione decimale, in quanto rappresenta il tempo necessario per ridurre di 10 volte la popolazione microbica ad una determinata T. D dipende da molti fattori:

• Tipo di microrganismo;
• Fase di crescita in cui si trova il microrganismo; (le spore sono molto più resistenti, quindi D sarà > rispetto alle forme vegetative; D fase latente > D fase esponenziale.
• pH del mezzo; pH > D < pH < D <
• Umidità del mezzo; D essiccati > D liquidi.
• Quantità di lipidi; D grassi > D magri
• Temperatura (D= f(t) ).

La II legge di Bigelow è rappresentata dalla formula:

log(D1/D2) = (t2-t1)/z

Permette di calcolare il tempo di riduzione decimale D2 alla temperatura T2, quando siano noti D1 alla temperatura T1 e z. 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. Z permette quindi di calcolare i tempi di sterilizzazione alle diverse temperature. Quindi, si tratta di ottimizzare il processo nel senso di identificare la temperatura ed il tempo ottimali per il trattamento.

Durante la sterilizzazione (o pastorizzazione) di un prodotto la temperatura di quest’ultimo non è costante. È importante, dunque:

• Conoscere la curva di penetrazione del calore, cioè la curva che fornisce l’evoluzione della temperatura in funzione del tempo;
• Conoscere le caratteristiche di resistenza termica del microrganismo di riferimento, cioè la curva D=f(t), relativa al substrato di interesse.

Noti questi dati è possibile costruire una curva 1/D= f(θ); l’area sottesa a questa curva corrisponde al valore di log(N0/N). [Se il valore ad esempio è 9, significa che sono state ottenute 9 riduzioni decimali della popolazione del microrganismo preso come riferimento.]

Curva di penetrazione del calore

Rappresenta l’evoluzione della temperatura del prodotto nel corso del trattamento. Per definire questo concetto, si possono distinguere due tipi di processo:

• Sterilizzazione di prodotti liquidi allo stato sfuso

In questo caso la curva di penetrazione del calore rappresenta la variazione della temperatura in un punto qualsiasi del prodotto, man mano che questi avanza nell’impianto; Sappiamo che un liquido in una tubazione, il profilo di velocità assume un andamento parabolico. Ciò significa che esistono delle particelle di liquido, che si trovano nello strato limite, che rimangono all’interno del tubo per un tempo molto più lungo di altre particelle di liquido che si trovano lungo l’asse centrale del tubo. Quando si parla di tempo di trattamento termico, si intende un tempo medio.

• Sterilizzazione di prodotti confezionati.

In questo caso il punto termicamente più sfavorito, al quale va riferita la curva di penetrazione del calore può trovarsi in posizioni diverse all’interno del contenitore.

Concetti di F0 e di C0

C0 = vero effetto termico del processo ovvero l’effetto chimico. C0 e F0 si distinguono in quanto:

• C0 è per le reazioni chimiche
• F0 è per i microrganismi

Effetto del sale sui microrganismi

La conservazione degli alimenti mediante l’uso del sale

La salagione rappresenta uno dei metodi più antichi usati per la conservazione degli alimenti. Effetto del sale sui microrganismi Il sale in soluzione acquosa esercita una pressione osmotica.

Poiché la pressione osmotica dipende dal numero di molecole in soluzione, data la piccola dimensione della molecola del sale, a parità di concentrazione, una soluzione salina esercita una pressione osmotica superiore rispetto a un soluzione, ad esempio, di saccarosio. Per far sì che un microrganismo possa vivere e riprodursi è necessario che la pressione osmotica del mezzo sia uguale a quella del contenuto cellulare, cioè isotonica; quando il mezzo è ipotonico, l’acqua tende a passare dal mezzo alla cellula e la cellula esplode provocando la morte del microrganismo; se invece abbiamo un mezzo ipertonico, principalmente utilizzato nelle conserve, l’acqua abbandona la cellula che si disidrata e quindi muore per plasmolisi. [La pressione osmotica è una proprietà colligativa, ovvero dipende dal numero di moli]

Il sale inibisce lo sviluppo microbico anche per il fatto che riduce la quantità di acqua a disposizione del microrganismo. Per esprimere il livello di disponibilità dell’acqua in un alimento si usa il termine: attività dell’acqua (aw). Questo valore nell’acqua pura è 1, negli alimenti freschi oscilla tra 0,99 e 0,96. Nel caso dell’aggiunta di un soluto, come il sale, il valore di aw si riduce e può diventare tale da non consentire più lo sviluppo dei microrganismi.

P/P0 = tensione di vapore della soluzione/ tensione di vapore del solvente = aw.

P/P0 = n2/n1+n2

Dove dove n1: num. moli soluto; n2: num. moli solvente.

Il cloruro di sodio, sembra accertato, possedere un certo grado di tossicità nei confronti dei microrganismi. Ciò è dovuto sia al catione che all’anione e interferisce inoltre con i sistemi enzimatici delle cellule che si ripercuote sulla vitalità della cellula. Il sale riduce la solubilità dell’ossigeno nell’acqua. Per cui la quantità di ossigeno a disposizione dei microrganismi aerobi risulta ridotta nei prodotti contenenti sale. Questo favorisce la crescita dei prodotti anaerobi. I microrganismi patogeni sono più sensibili al sale rispetto a quelli non patogeni. Alcuni microrganismi sopportano concentrazioni di sale molto elevate, anche >25%, e sono denominati alofili. Esistono anche microrganismi sale-tolleranti in grado di vivere in presenza sia di elevate, che di basse concentrazioni di sale: Micrococcus, Pseudomonas, Sarcina. Sembra che il meccanismo che determina la sale-tolleranza tragga dalla respirazione l’energia necessaria a mantenere attivo un meccanismo in grado di proteggere il suo citoplasma dall’elevata concentrazione salina del mezzo, tanto è vero che l’aggiunta al mezzo di cianuro, che blocca la respirazione, porta alla morta del microrganismo.

Impiego del sale

Sale

Il sale usato nell’industria conserviera può avere origine minerale (salgemma) o marina. Il sale contiene circa il 96-97% di NaCl e l’1-3% di acqua. Durante la cristallizzazione del sale marino si ha inevitabilmente l’incorporazione di impurità organiche, compresa quella microflora batterica alofila. Per questo motivo il sale marino deve essere sottoposto a un processo di raffinazione che consiste nel ridisciogliere in acqua i cristalli, filtrare la soluzione e riprovocare la cristallizzazione. Il sale marino finale deve essere sterilizzato a secco intorno a 150°C per 1h.

Salamoie

Spesso il sale è utilizzato sotto forma di salamoie con concentrazione variabile a seconda degli scopi. Nel caso delle salamoie, oltre al grado di purezza del sale, è importante anche la qualità dell’acqua usata. La presenza nell’acqua (o nel sale) di composti diversi dal NaCl può essere la causa di inconvenienti di varia natura:

• Sale di magnesio conferisce sapore amaro
• Sale di calcio (se l’acqua è dura) può dare origine a precipitati che si depositano sul prodotto sotto forma di patine biancastre; il calcio può neutralizzare l’acido lattico che si forma a seguito della fermentazione lattica; forma ponti tra le molecole di acido poligalatturonico dando maggior consistenza ai vegetali. Massimo 100 ppm di Ca e Mg.
• Metalli pesanti come Cu e Fe sono catalizzatori di ossidazione: ingiallimento per trasformazione della clorofilla in feofitina; il Fe produce imbrunimento per reazione con i tannini (tannato ferrico) e con le tracce di idrogeno solforato (solfuro di ferro, sostanza polverosa che può depositarsi sul fondo del contenitore). Massimo 1.0 ppm di Cu e 1.5 ppm di Fe.

Utilizzi delle salamoie

• Come liquido di governo, da aggiungere a un solido nel contenitore finale;
• Come mezzo di fermentazione, generalmente si tratta di quella lattica;
• Come mezzo di salagione o di conservazione temporanea di un semilavorato.
• Come mezzo di salagione.

Materiali resistenti all’effetto corrosivo delle salamoie

Bisogna ricordare che le salamoie sono fortemente corrosive per cui il materiale che viene a contatto con esse deve essere resistente alla corrosione. Il metallo più resistente è il nichel, e si usano le sue leghe: acciaio inossidabile AISI 316, Monolmetal, Inconel. Anche il PVC e altri materiali plastici.