Ingegneria alimentare

QUATERNARIA.ENZIMI: CATALIZZATORI BIOLOGICI

Gli enzimi essendo dei catalizzatori biologici accellerano le reazioni chimiche, senza subire delle trasformazioni durante l'intero processo. Quindi sostanzialmente vanno ad abbassare l'energia di attivazione (che è quella che ci serve per far si che avvenga la reazione) e ne aumentano la velocità della reazione.

Quando un sub-strato (S) interagisce con il suo specifico enzima (E) per la formazione del complesso (ES), si tratta di interazioni deboli con rilascio di energia libera. Il modello di riconoscimento tra enzima specifico e sub-strato è quello del modello CHIAVE-SERRATURA, in cui appunto il sub-strato si lega all'enzima specifico, attaccandosi al sito attivo e andando a formare il prodotto.

pH e ENZIMI

Gli enzimi hanno un optimum per quanto riguarda sia il pH che la temperatura, infatti variazioni di pH dall'optimum fanno si che ci sia una ionizzazione del sito attivo e denaturazione dell'enzima.

Quindi non avremo più il riconoscimento del sito attivo da parte del sub-strato e quindi non avremo la produzione di prodotti.

TEMPERATURA

A -18°C → i microrganismi non crescono ma possono non essere uccisi.

A 0°C → zona fredda

A 5-63°C → zona in cui i microrganismi crescono molto velocemente.

A 63-100°C → i microrganismi vengono uccisi.

Per esempio l'ESCHERICHIA COLI sta bene tra i 39 e i 48°C, mentre il suo minimo di temperatura è di 8°C.

Quindi quando ci troviamo sotto la soglia dell'optimum ovvero al MINIMO: abbiamo la gelificazione delle membrane e processi di trasporto lenti e quindi un impedimento della crescita per i microrganismi.

All'OPTIMUM: le reazioni enzimatiche avvengono alla massima velocità.

Quando ci troviamo al MAXIMUM: abbiamo la denaturazione delle proteine, collasso della membrana e lisi termica.

Quindi in base alla temperatura abbiamo microrganismi:

PSCICROFILI: tra -5 e 20°C

MESOFILI: tra 15 e...

45°C TERMOFILI: tra 45-80°C IPERTERMOFILI: tra 65-110°C ENZIMI E TEMPERATURA Dopo l'optimum l'enzima viene denaturato quindi non avviene più il processo di chiave-serratura. POTENZIALE REDOX Il potenziale redox o ossido riduttivo, di un alimento è determinato da: - il valore presente in origine nell'alimento - concentrazione di ossigeno dell'atmosfera circostante - grado di accesso all'atmosfera dell'alimento. Il potenziale redox (Eh) è l'attitudine di un substrato a cedere o acquisire elettroni. Il valore del potenziale redox varia da -420 a +816 mV (millivolt). Quindi più ossidato è il substrato e maggiormente positivo sarà il suo potenziale redox, viceversa più è ridotto il substrato e più negativo sarà il potenziale redox. Inoltre un composto si dice ossidato quando perde elettroni, mentre si dice ridotto quando acquisisce elettroni. Eh e CRESCITA MICROBICAmicrorganismi vengano eliminati o ridotti a livelli sicuri. La tecnologia degli ostacoli si basa sull'utilizzo di diversi metodi per controllare la crescita dei microrganismi negli alimenti. Questi metodi includono: - Trattamenti termici: l'applicazione di calore per uccidere i microrganismi presenti negli alimenti. Questo può essere fatto attraverso la cottura, la pastorizzazione o la sterilizzazione. - Trattamenti chimici: l'utilizzo di sostanze chimiche come conservanti o disinfettanti per controllare la crescita dei microrganismi. Questi possono essere aggiunti direttamente agli alimenti o utilizzati per la pulizia e la disinfezione degli utensili e delle superfici di lavoro. - Trattamenti fisici: l'utilizzo di metodi fisici come la filtrazione o l'irradiazione per eliminare o ridurre i microrganismi negli alimenti. - Controllo dell'ambiente: la creazione di condizioni ambientali sfavorevoli per la crescita dei microrganismi, come la riduzione dell'umidità o del pH. L'utilizzo di una combinazione di questi ostacoli permette di garantire la sicurezza degli alimenti, preservando al contempo la loro qualità nutrizionale e organolettica. Inoltre, la tecnologia degli ostacoli tiene conto anche della fattibilità economica, cercando di trovare un equilibrio tra la sicurezza alimentare e i costi di produzione. In conclusione, la tecnologia degli ostacoli è un approccio fondamentale per garantire la sicurezza degli alimenti, controllando la crescita dei microrganismi e preservando la qualità dei prodotti.vengano eliminati. Questi ostacoli sono: pH, potenziale dell'acqua, temperatura, potenziale redox. Lezione del 22/03/22 TRASFERIMENTO DI CALORE Per trasmissione di calore si intende il trasferimento di calore tra 2 sistemi, causato da una differenza di temperatura tra questi ultimi. Avviene da un corpo più caldo verso uno più freddo. Le modalità di trasferimento del calore sono 3: irraggiamento, convezione, conduzione. Queste tre modalità si possono verificare insieme, una alla volta oppure due alla volta. Conduzione È un meccanismo di scambio termico, che si attua in un mezzo solido, liquido o aeriforme, da regioni a temperatura maggiore verso regioni a temperatura minore. Nei gas e nei liquidi è dovuto alla collisione tra le molecole, mentre nei solidi è dovuto dalle vibrazioni delle molecole. Inoltre, la conduzione è un trasferimento di calore senza il trasferimento di materia. Nella conduzione, il calore si propaga attraverso gli urti tra le particelle.

E la quantità di calore scambiata dipende dalla geometria e dalle caratteristiche del corpo così come dalla differenza di temperatura. Inoltre il flusso termico è direttamente proporzionale all'area dell'oggetto e inversamente proporzionale allo spessore di esso.

Propagazione del calore: La propagazione del calore è la quantità di calore che si propaga per conduzione in un tempo ∆t, attraverso una parete di area A e spessore d, ai due lati della quale è mantenuta una differenza di temperatura ∆T.

Coefficiente di conducibilità termica (k): è definito come la quantità di calore nell'unità di tempo attraverso la sezione unitaria di un materiale le cui pareti sono poste a distanza unitaria e quando la differenza di temperatura tra le due pareti vale 1°C. La conducibilità termica (k) indica la capacità di un materiale di condurre il calore, inoltre essa è influenzata da diversi fattori che

fluido a temperatura più bassa attraverso il movimento macroscopico o in massa del fluido. Questo processo crea una corrente di fluido che trasporta il calore da una zona all'altra. RADIAMENTO è un altro meccanismo di trasferimento del calore che avviene attraverso l'emissione e l'assorbimento di radiazione elettromagnetica. Questo tipo di trasferimento termico non richiede un mezzo materiale e può avvenire anche nello spazio vuoto. La scelta del meccanismo di trasferimento del calore dipende dalle caratteristiche dell'ambiente e del materiale coinvolto. Ad esempio, in un forno il calore viene trasferito principalmente per conduzione e convezione, mentre nel vuoto spaziale il calore viene trasferito principalmente per radiazione. È importante comprendere questi meccanismi di trasferimento del calore per poter controllare e regolare la temperatura degli alimenti durante la cottura, il raffreddamento e la conservazione. Inoltre, la conoscenza di questi meccanismi può essere utile per migliorare l'efficienza energetica dei processi di riscaldamento e raffreddamento.fluido-dipende dalla differenza di temperatura tra la superficie e il fluido-dipende dall'area della superficie interessata allo scambio termicoIl coefficiente di trasmissione del calore per convezione (h) dipende da diversi fattori, come la natura del fluido, la velocità del fluido, la geometria della superficie e le condizioni ambientali. In generale, maggiore è il valore di h, maggiore sarà il flusso termico trasmesso per convezione. La convezione termica può essere divisa in due tipi: convezione naturale e convezione forzata. La convezione naturale si verifica quando il moto del fluido è causato da agenti interni, come la differenza di densità dovuta alla variazione di temperatura. In questo caso, il fluido caldo tende a salire mentre il fluido freddo tende a scendere, generando un moto convettivo. La convezione forzata, invece, si verifica quando il moto del fluido è causato da agenti esterni, come un ventilatore, il vento o una pompa. La legge di Newton per la convezione afferma che il flusso termico (q) trasmesso per convezione è direttamente proporzionale alla differenza di temperatura tra la superficie e il fluido. La formula per calcolare il flusso termico è q = hA(Ts-T∞), dove A è l'area della superficie interessata allo scambio termico, Ts è la temperatura della superficie e T∞ è la temperatura del fluido circostante. Il coefficiente di trasmissione del calore per convezione (h) tiene conto delle caratteristiche del sistema e dipende dai fattori menzionati in precedenza. In conclusione, la convezione termica è un processo di scambio termico che avviene attraverso il movimento di un fluido. La legge di Newton per la convezione fornisce una relazione tra il flusso termico, la differenza di temperatura e il coefficiente di trasmissione del calore per convezione.fluido dipende dalla viscosità del fluido. IRRAGGIAMENTO è il trasporto di energia sotto forma di calore tramite onde elettromagnetiche. Può avvenire anche nel vuoto, senza la presenza di un mezzo trasmissivo interposto come avviene per conduzione e convezione. È un fenomeno che si presenta a ogni temperatura. Il calore passa dal corpo più caldo a quello più freddo quando i 2 corpi non sono direttamente a contatto fra di loro. BLANCHING (SCOTTATURA) Consiste in un trattamento fatto a 105°C e va da 1 a 10 min. Poi il prodotto viene rapidamente raffreddato. Come enzimi coinvolti nella degradazione abbiamo: - polifenolossidasi - clorofillasi - perossidasi Queste portano modifiche al colore. - proteasi - lipasi - lipossigenasi Portano allo sviluppo di off-flavours. La pratica del blanching viene usata per fermare o ridurre l'attività enzimatica, ridurre la perdita di vitamine, ravvivare il colore del vegetale, ridurre il volume del vegetale. Inoltre la durata del

Il trattamento è influenzata dal tipo di frutta o vegetale, dalla grandezza e dalla temperatura del trattamento.

FATTORI CHE INFLUENZANO IL BLANCHING

• la grandezza dell'alimento
• la conduzione termica dell'alimento
• temperatura e metodo di riscaldamento
• il coefficiente di trasferimento termico dell'alimento

Inoltre, prima del blanching, l'alimento viene riscaldato. Possiamo avere:

Riscaldamento diretto: ovvero immersione in acqua a 80-100°C oppure tramite vapore. Il trattamento viene fatto in camere orizzontali e il tempo che l'alimento deve trascorrere all'interno varia da 1 a alcuni minuti.

Riscaldamento indiretto: fatto per alcuni prodotti che non sono adatti al riscaldamento diretto. I più comuni sistemi di blanching sono lo STEAM BLANCHIN e L'HOT WATER BLANCHING.

Per il raffreddamento dopo l'operazione possiamo usare o acqua fredda oppure aria fredda.

STEAM BLANCHING: per 30-90 secondi

HOT WATER BLANCHING: per 1-5 minuti

STEAM BLANCHER

l'entrata della macchina, 2 zone differenti e poi l'uscita. E il prodotto viene trasportato su dei rulli. Nella prima zona abbiamo un pre-riscaldamento del prodotto e poi il blanching tramite immissione di vapore sull'alimento. Poi l'alimento passa nella seconda zona ovvero quella di raffreddamento e infine arriva all'uscita. INDIVIDUAL QUICK BLANCHING (IQB) Nel blanching convenzionale non c'è omogeneità e quindi avremo zone di prodotto più riscaldate rispetto ad altre. Mentre con IQB il blanching è diviso in singole porzioni, garantendo una cottura uniforme.