La tecnologia alimentare è la disciplina che studia i processi di conservazione e trasformazione dei prodotti alimentari

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1 Insegnamento di OPERAZIONI UNITARIE DELLA TECNOLOGIA ALIMENTARE Corso di Laurea in Scienze e Tecnologie Alimentari Lezione 1 -Introduzione La tecnologia alimentare è la disciplina che studia i processi di conservazione e trasformazione dei prodotti alimentari 2 1

2 Gli obiettivi di un processo alimentare sono: Aumentare la conservabilità problematiche: durabilità, maggiore disponibilità, qualità delle materie prime ed ottimizzazione dei trattamenti, conservazione classica e conservazione del fresco, shelf-life. Migliorare la comodità d'uso o convenience problematiche: semplicità di manipolazione, eliminazione delle operazioni casalinghe, preporzionamento e precottura, la rivoluzione degli accoppiati e del confezionamento asettico, vetro o plastica, cessioni. Assicurare l economia problematiche: minimizzazione dei costi di elaborazione, economia di scala, ingiustificati margini di profitto, economia o qualità? 3 Gli obiettivi di un processo alimentare sono: Migliorare l appetibilità problematiche: uso di coadiuvanti tecnologici e di additivi estetici, sapiente combinazione degli ingredienti, buono o nutriente? Garantire la sicurezza problematiche: trattamenti fisici ottimizzati, mild technologies, selettività nel frazionamento, nuovi trattamenti di sterilizzazione, analisi del rischio durante la lavorazione. Garantire la qualità nutrizionale problematiche: combinazione di ingredienti e formulazioni ottimizzate, riduzione del danno termico, trattamenti HTST, etichettatura nutrizionale. 4 2

3 Filiera Un prodotto alimentare è il risultato di una specifica sequenza tecnologica (filiera) applicata a materie prime specifiche. 5 Classificazione delle tecnologie alimentari due livelli principali. Tecnologie di Conservazione: hanno lo scopo di preservare i prodotti tramite una riduzione o addirittura una inibizione dei fenomeni degradativi. Tecnologie di Trasformazione: hanno lo scopo di modificare le materie prime per produrre ingredienti o prodotti finiti con specifiche caratteristiche funzionali, nutrizionali e sensoriali. 6 3

4 Tecnologie di Conservazione Le tecnologie di conservazione possono essere ulteriormente suddivise in: Tecnologie di conservazione a breve termine (conservazione dei prodotti freschi): la refrigerazione, la pastorizzazione, l irradiazione, il confezionamento in atmosfera modificata, l applicazione delle alte pressioni. Tecnologie di conservazione a lungo termine che applicano trattamenti molto piùseveri e consentono una conservazione del prodotto di maggior durata, quali: il congelamento, la sterilizzazione, la disidratazione. 7 Tecnologie di Trasformazione Le tecnologie di trasformazione possono essere ulteriormente suddivise in: Tecnologie di frazionamento: applicate alla produzione di ingredienti, che scindono un prodotto complesso in più componenti, quali la separazione meccanica e separazione chimico-fisica. Tecnologie basate su trasformazioni chimiche: quali le reazioni dovute a trattamenti termici, chimici, enzimatici o ad azione microbica. Tecnologie di combinazione (rappresentano il cammino tecnologico contrario al frazionamento): più ingredienti vengono combinati per produrre un prodotto complesso, quali la miscelazione. 8 4

5 Definizione di operazione unitaria Operazione unitaria è ciascuno stadio di un processo che può essere studiato singolarmente e i cui principi sono indipendenti dal materiale trattato. Le operazioni unitarie coinvolgono trasferimento di materia, di energia e di quantità di moto che determinano modificazioni di tipo fisico, chimico, biochimico. Lo studio delle operazioni unitarie consente di: predire e quantificare i cambiamenti indotti, dimensionare impianti, fissare le variabili di processo. L approccio seguito è sia di tipo descrittivo che quantitativo. I processi alimentari possono essere analizzati in termini di operazioni unitarie. I principi base delle operazioni unitarie possono essere rappresentati da modelli matematici. I modelli consentono di seguire, controllare e/o modificare un processo. 9 Processo Un processo può essere considerato come una sequenza di operazioni, che hanno luogo in una o più parti di un impianto, che determinano una serie di cambiamenti fisici, chimici o biologici alle materie prime utilizzate e/o preservano, distruggono, formano una struttura in modo da ottenere prodotti che soddisfino le esigenze dei consumatori o che prolunghino la shelf life o che rendano più agevole lo stoccaggio e /o il trasporto. Rappresentazione dei processi: diagrammi di flusso I processi alimentari sono solitamente schematizzati mediante diagrammi di flusso, in cui si sono riportate informazioni relative alle materie prime; al prodotto finito; al processo e ai sistemi ausiliari. Relativamente al processo bisogna rappresentare tutte le operazioni unitarie e tutti i flussi di materia e di energia. 10 5

6 SIMBOLOGIA SEMPLIFICATA PER LA COSTRUZIONE DI UN DIAGRAMMA DI FLUSSO

7 Classificazione delle operazioni unitarie riduzioni delle dimensioni miscelazione separazione stabilizzazione trasformazione condizionamento 13 Riduzione delle dimensioni Operazioni unitarie: Taglio Molitura Laminazione 14 7

8 Separazione Operazioni unitarie: Vagliatura Filtrazione Spremitura Centrifugazione Decantazione Evaporazione Separazione con cicloni Estrazione Distillazione Separazione pneumatica Adsorbimento Flottazione Osmosi inversa Cristallizzazione Elettrodialisi Gel-filtrazione Flocculazione 15 Separazione Operazioni complesse Sgusciatura Depicciolatura Snocciolatura Pelatura Detorsolatura Disossatura Pigiadiraspatura Crioconcentrazione Cernita Lavaggio 16 8

9 Miscelazione Operazioni unitarie: Agitazione Impastamento Dissoluzione Miscelazione Gasatura Emulsionamento Formazione di schiume Operazioni complesse Omogeneizzazione 17 Stabilizzazione Operazioni unitarie: Pastorizzazione e Sterilizzazione termica Surgelazione Essiccamento in corrente d aria Essiccamento per ebollizione a pressione atmosferica e sotto vuoto Liofilizzazione Irraggiamento UV 18 9

10 Trasformazione Operazioni unitarie: Fermentazioni Reazioni enzimatiche Reazioni chimiche Cottura Gelificazione Operazioni complesse: Cottura-estrusione Burrificazione Cottura in forno 19 UNA IMPORTANTE OPERAZIONE UNITARIA MOLTO VARIEGATA: Condizionamento Operazioni in cui si ha il confezionamento del prodotto mediante opportuni materiali che ne devono conservare le caratteristiche compositive, sensoriali, nutrizionali e strutturali per tutta la durata di vita del prodotto stesso salvaguardandone la salubrità