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1 La conservazione degli alimenti2 L’industria di lavorazione dei prodotti alimentari è continuamente alla ricerca di Metodi innovativi per il prolungamento della shelf-life e della commerciabilità Metodi che permettano di ridurre i costi energetici34 “I prodotti alimentari, se non opportunamente conservati, tendono a deteriorarsi rapidamente diventando meno appetibili o addirittura Nocivi” PRINCIPALI CAUSE DI DETERIORAMENTO Attività metabolica dei microrganismi MICROBIOLOGICO Attività di enzimi propri ENZIMATICO Normali reazioni biologiche CHIMICO5 DETERIORAMENTO MICROBIOLOGICOI batteri presenti nelle branchie dei prodotti ittici, nell’intestino e sulla cute di questi o di altri animali da macello, metabolizzano composti a basso peso molecolare formando composti volatili deterioranti. Normalmente questo è un fenomeno superficiale che può estendersi rapidamente determinando una invasione microbica profonda e quindi un più rapido deterioramento per: uso improprio della temperatura tagli sulla cute errori di manipolazione I microrganismi riflettono la popolazione microbica e la temperatura dell’acqua del luogo di pesca. Pesci pescati in acque calde presentano una prevalenza di GRAM + Pesci pescati in acque fredde presentano una prevalenza di GRAM – DETERIORANTI6 DETERIORAMENTO ENZIMATICOSpesso prima dell’inizio del deterioramento microbico il primo processo che si verifica è il crollo dei meccanismi di ripristino dell’ATP che riduce la capacità delle cellule di mantenere la propria integrità provocando reazioni autolitiche dovute alla liberazione di enzimi endogeni dai tessuti muscolari e dall’intestino. ALTERAZIONI GENERATE DAGLI ENZIMI ENDOGENI DETERIORAMENTO DELL’ODORE Causato dalla riduzione dell’IMP a seguito dell’idrolisi dei fosfolipidi o all’ossidazione degli acidi grassi poliinsaturi da lipossigenasi, perossidasi ed enzimi microsomiali. MODIFICAZIONI DI COLORE Formazione del punto nero in gamberi e astici per l’azione delle fenolasi. Inverdimento nel tonno per esposizione della mioglobina all’ossido di trimetilamina. Ingiallimento per migrazione di pigmenti dal sottocute allo strato adiposo. CAMBIO NELLA TESSITURA Rammollimento per rottura delle proteine miofibrillari. Alterazioni a carico del collagene. Azione da parte di enzimi catepsinici e di quelli legati alle proteasi Ca++ dipendenti.7 DETERIORAMENTO CHIMICOTale processo genera idroperossidi con un meccanismo non enzimatico determinando “rancidità ossidativa” e “imbrunimento non enzimatico”. RANCIDITÀ OSSIDATIVA Ossidazione di acidi grassi insaturi o trigliceridi con produzione di perossido di idrogeno instabile Aumento dell’autossidazione che contribuisce al sapore ossidato Formazione di radicali liberi Amminoacidi, residui dell’eme, acidi organici, pigmenti, ioni Fe++, Fe+++, Cu++ possono catalizzare le reazioni di ossidazione IMBRUNIMENTO NON ENZIMATICO Prodotti dell’autossidazione dei lipidi che interagiscono con le proteine Sbiadimento e poi imbrunimento dei muscoli8 FATTORI INFLUENZANTI IL DETERIORAMENTOMANIPOLAZIONE Adeguati trattamenti post raccolta contribuiscono a ridurre le cariche microbiche. Scarsi trattamenti riducono la shelf-life per la contaminazione profonda. TEMPERATURA Basse temperature riducono l’aw rallentando il deterioramento microbico ma aumentano il consumo di ATP anticipando la rigidità cadaverica e la degradazione enzimatica e chimica. PH I tessuti muscolari post mortem vanno incontro ad una riduzione del pH a valori di che favorisce lo sviluppo dei lattobacilli. Per questo si tende a mantenere questi prodotti a temperature di refrigerazione per prolungarne la shelf-life9 ESTENSIONE DELLA SHELF-LIFETrattamenti che prolungano la shelf-life SALATURA cambiano la freschezza del prodotto AFFUMICAMENTO METODI TRADIZIONALI TRATTAMENTI FISICI TRATTAMENTI CHIMICI NUOVI TRATTAMENTI IRRADIAZIONE A BASSO DOSAGGIO TRATTAMENTI DI ALTA PRESSIONE CONSERVAZIONE IN ATMOSFERA PROTETTIVA SOTTOVUOTO CONFEZIONAMENTO CON GAS GENERATORI - ASSORBENTI OSSIGENO GENERATORI DI VAPORE DI ETANOLO10 METODI TRADIZIONALI11 CONSERVAZIONE A BASSE TEMPERATURECONSERVAZIONE CON GHIACCIO Da eseguire il più rapidamente possibile poiché si ha una riduzione della shelf-life di un giorno per ogni ora di ritardo. Riduce le cariche microbiche ma danneggia la carne e riduce le proteine solubili in H2O che sono importanti per l’aroma. In caso di deterioramento solo una parte del prodotto rischia di andare perduto. REFRIGERAZIONE MECCANICA CON ACQUA MARINA (RSW) REFRIGERAZIONE MECCANICA CON ACQUA MARINA IN ATMOSFERA MODIFICATA (MRSW) Sono necessarie apparecchiature resistenti alla corrosione. In caso di deterioramento tutto o quasi tutto il prodotto rischia di andare perduto. MRSW può aumentare la salinità, modificare il colore del prodotto e determinare in alcuni casi irrancidimento.12 TRATTAMENTI CHIMICI Si usano disinfettanti chimici per estendere la shelf-life dei prodotti dal momento che l’acqua di mare utilizzata per lavare i contenitori e per eliminare l’insudiciamento superficiale è un vettore di microrganismi. SORBATO DI POTASSIO Inibisce il deterioramento microbico Azione chelante gli ioni metallici, aumento del pH, legame con le proteine, azione legante l’acqua e idratante, prevenzione dell’ossidazione lipidica e della crescita microbica SORBATO DI POTASSIO e POLIFOSFATI ACIDO ASCORBICO Azione antiossidante ACIDO KOJIC Agente anti-imbrunimento (tossico e costoso) Agenti antimicrobici, anti-imbrunenti e antiossidanti (reazioni allergiche ed effetti mutageni) SOLFITI E SOLFATI COMPOSTI FENOLICI Stessa azione dei Solfiti e Solfati ma cancerogeni SOSTITUTI RESORCINOLICI Usati per la prevenzione della melanosi dei gamberetti. Solubili in H2O, stabili, non tossici, non mutageni, non cancerogeni GLUCOSIO OSSIDASI Riduzione del pH e aumento della proliferazione dei lattobacilli ETOSSIQUIN Riduzione dell’O2 e formazione di prodotti antiossidanti Antimicrobico che a basse dosi inibisce i GRAM + e ad alte dosi anche i GRAM - CHITOSAN13 LA REFRIGERAZIONE14 ...dal 1700 a.C. OGGI 1700 a.C. nell’antica Persia invenzione della ghiacciaia (ambiente in cui veniva prodotto e/o immagazzinato il ghiaccio) 1748 William Cullen dell’Università di Glasgow costruisce la prima macchina refrigerante artificiale 1805 Oliver Evans progetta la prima macchina refrigerante basata sul vapore al posto del liquido15 ...dal 1700 a.C. OGGI 1834 Jacob Perkins (USA) realizza il primo frigorifero domestico con sistema a compressione 1840 J.B. Sutherland di Detroit brevetta il primo carro ferroviario refrigerato per il trasporto, principalmente di latte e burro16 ...dal 1700 a.C. OGGI 1859 il francese Ferdinand Carrè inventa una macchina refrigerante basata sull’utilizzo dell’ammoniaca come liquido refrigerante intermedio 1928 Frigidaire scopre un nuovo tipo e catagoria di refrigeranti sintetici, denominati HALOCARBONS o CFC (clorofluorocarburi) 1931 primo frigorifero domestico, FREON (idrocarburi alogenati) come liquido intermedio ……. frigoriferi moderni “DINAMICI” che si differenziano da quelli tradizionali o “STATICI” per la continua circolazione di aria fredda.17 IL CICLO FRIGORIFERO E’ un ciclo termodinamico in grado di trasferire calore da una sorgente fredda ad una calda. Può essere descritto attraverso quattro fasi: COMPRESSIONE CONDENSAZIONE ESPANSIONE EVAPORAZIONE18 I FASE: COMPRESSIONE Il fluido refrigerante in stato di vapore surriscaldato entra, aspirato nel compressore. Il compressore comprime il fluido.19 II FASE: CONDENSAZIONEIl vapore surriscaldato viene immesso all’interno dello scambiatore di calore posto nell’ambiente esterno. In questa fase l’aria esterna (con t° inferiore rispetto al vapore surriscaldato) sottrae calore al fluido refrigerante. Tale sottrazione produce il passaggio di stato da vapore a liquido (condensazione).20 III FASE: ESPANSIONE Il liquido viene fatto espandere passando attraverso la valvola di laminazione; questa induce una notevole perdita di carico al fluido in modo da farlo passare dalla pressione alta alla pressione bassa del ciclo. Tale espansione produce un repentino raffreddamento del fluido.21 IV FASE: EVAPORAZIONE Il fluido molto freddo riceve calore dall’aria esterna ed evapora. La somministrazione di calore prosegue fino a convertire tutto il liquido .22 La macchina frigoriferaE’ formata da quattro organi principali: Compressore (CP): comprime il fluido refrigerante che si porta ad alta p e ad alta t° Condensatore (CN): sottrae calore al refrigerante caldo Valvola di Laminazione (VT): provoca la riduzione repentina della p del refrigerante che diventa molto freddo Evaporatore (EV): fornisce calore al refrigerante freddo23 LA REFRIGERAZIONE Rappresenta una delle tecnologie più utilizzate a livello dell’industria alimentare, impiegata sia per la conservazione delle materie prime, sia nel corso della trasformazione, sia per la conservazione e distribuzione di una vasta varietà di prodotti, sia per la conservazione dei prodotti a livello della ristorazione tradizionale e domestica.24 … LA REFRIGERAZIONE Con il termine refrigerazione si intende il raffreddamento delle derrate alimentari a t° prossime, e generalmente superiori, allo 0°C e in ogni caso al di sopra del punto di congelamento della fase acquosa (da 1/+7°C). Infatti nei prodotti refrigerati l’acqua presente non deve solidificare, pertanto il periodo di conservazione di questi alimenti è limitato nel tempo.25 … LA REFRIGERAZIONE Un parametro importante ai fini di un’ottimale Refrigerazione è l’Umidità Relativa, U.R. , espressa come valore %; essa rappresenta il rapporto tra la quantità di vapore osservata in un volume di aria e la quantità massima che quello stesso volume potrebbe contenere nelle stesse condizioni di t° e p .26 … LA REFRIGERAZIONE Le basse t° provocano un generale rallentamento di: reazioni chimiche (ossidazioni, idrolisi) reazioni enzimatiche processi fisici sviluppo microbico ed attività microbica Le t° adottate nella refrigerazione non sono in grado di portare ad una totale inibizione di tali reazioni. Infatti……27 IGIENICAMENT E PERFETTI.… LA REFRIGERAZIONE non è in grado di devitalizzare i microrganismi e di distruggere le loro tossine non ha un’azione risanante non ha un’azione sterilizzante ma ha un EFFETTO MICROBIOSTATICO Gli alimenti da conservare con le basse t° devono essere IGIENICAMENT E PERFETTI.28 Le principali caratteristiche degli alimenti refrigerati (sicurezzaigienico-sanitaria, elevata qualità nutrizionale e sensoriale, comodità d’uso) devono essere mantenute durante le fasi di produzione e commercializzazione. Due sono i principi alla base del controllo della qualità e della sicurezza degli alimenti refrigerati: i fattori PPP (prodotto-processo-confezionamento) i fattori TTT ( intervallo tempo-temperatura) … LA REFRIGERAZIONE29 … LA REFRIGERAZIONE I fattori PPP devono essere considerati sin dalle prima fasi della produzione. Possono essere così suddivisi: Prodotto Processo Confezionamento30 … LA REFRIGERAZIONE Prodottoqualità delle materie prime e degli ingredienti idoneità degli ingredienti formulazione di prodotto: compatibilità dei componenti che costituiscono il prodotto finito31 … LA REFRIGERAZIONE Processovelocità ed efficienza delle operazioni di raffreddamento (abbattitori) uso di processi tecnologici addizionali (scottatura, pastorizzazione)32 … LA REFRIGERAZIONE Confezionamento confezionamento innovativoconfezionamento tradizionale confezionamento innovativo (ad es. in atmosfera protettiva)33 … LA REFRIGERAZIONE I fattori TTT relazionano la t° di conservazione alla shelf -life del prodotto. Sono in grado di predire gli effetti di fluttuazioni di t° sulla qualità e dunque sulla shelf-life del prodotto alimentare.34 … LA REFRIGERAZIONE Il controllo e il monitoraggio della t° durante l’intervallo di tempo che va dalla produzione al momento della distribuzione e consumo sono dunque fattori indispensabili al fine di garantire la sicurezza e la qualità degli alimenti refrigerati.35 … LA REFRIGERAZIONE Un innalzamento accidentale della t°, anche per un breve periodo, potrebbe pregiudicare i prodotti conservati in stato refrigerato anche con rischi alla salute umana.36 … LA REFRIGERAZIONE CATENA DEL FREDDO.Questo giustifica il costante richiamo all’importanza del mantenimento della CATENA DEL FREDDO.37 Il termine “catena del freddo” indica la continuità di mezzi impiegati in sequenza per assicurare la conservazione a bassa t° di derrate deperibili, dalla fase di produzione al consumo finale. Indica pertanto il percorso obbligato che determinate tipologie di prodotti alimentari devono compiere affinchè possano giungere al consumo finale mantenendo lo standard qualitativo iniziale. LA CATENA DEL FREDDO38 Gli anelli che compongono la catena del freddo sono:La catena del freddo, se rispettata, consente di mantenere le derrate deperibili nelle condizioni ottimali di conservazione fino a quando esse vengono utilizzate per il consumo alimentare.39 Un sistema utile per il controllo di queste fasi è quello a “staffetta”, dove il testimone (prodotto alimentare),viene trasferito da un responsabile ad un altro, e dove tutte le informazioni sulla temperatura del prodotto e sulla sua storia vengono documentate per iscritto. Questo sistema, ovviamente, necessita di un’adeguata educazione e formazione del personale.40 STRUMENTI PER IL MONITORAGGIO DELLA TEMPERATURA NEGLI ALIMENTI REFRIGERATISISTEMI CONVENZIONALI SISTEMI INNOVATIVI41 SISTEMI CONVENZIONALITERMOMETRI ELETTRONICI DIGITALI Sono i più diffusi, sono composti da due parti: lo strumento indicatore e la sonda. Le sonde vengono scelte in base al materiale da misurare ( sonda per superfici, ad inserzione o immersione). Lo strumento indicatore cui la sonda è collegata è in genere un semplice display (digitale o analogico) che indica in tempo reale la t° registrata dalla sonda.42 TERMOMETRI ALL’INFRAROSSOPermettono di misurare le temperature superficiali del prodotto senza alcun contatto con l’alimento. L’accuratezza della misura dipende in parte dall’angolazione incidente, dal grado di emissività del prodotto e dalla distanza. E’ un controllo della temperatura veloce e in maniera non invasiva43 INDICATORI DELLA TEMPERATURA (IT)IT: indicano se la temperatura del prodotto ha raggiunto la soglia prefissata. Conferisce un presupposto di prova di rispetto della catena del freddo.44 INDICATORI TEMPO-TEMPERATURA (ITT)ITT: rilevano contemporaneamente il tempo e la temperatura e integrano questi due dati in un solo risultato visibile. Permettono di controllare il rispetto della catena del freddo e le condizioni ambientali subite dal prodotto.45 Gli IT e gli ITT si presentano in genere sotto forma di etichette autoadesive attaccate ai prodotti. Il principio di funzionamento si basa sull’utilizzo di un processo sensibile alla t° (meccanico, fisico, chimico, biochimico, elettronico). Le conseguenze di questo processo si traducono spesso in un cambiamento visibile (cambiamento di colore). Il consumatore dispone allora di un’informazione supplementare oltre alla data di scadenza del prodotto.46 DATALOGGER Sono strumenti moderni utilizzabili per il rilevamento e la memorizzazione su base temporale della temperatura. Rispetto ad un semplice termometro elettronico, lo strumento è dotato di: centralina (memorizzare e elaborare i dati di temperatura registrati anche in funzione del tempo di acquisizione). La programmazione dei datalogger avviene via computer e idonei software di gestione. I dati registrati dallo strumento vengono periodicamente scaricati su computer locale.47 SISTEMI INNOVATIVI DATATRACE Consistono in un sensore collegato direttamente ed ermeticamente ad un sistema miniaturizzato di misura, elaborazione e memorizzazione dei dati di tempo-temperatura. La programmazione e lo scarico dei dati avviene attraverso computer.48 ELLAB E’ un robusto logger progettato per operare in condizioni estreme. Possono tollerare t° da -80°C a +150°C ( alcuni sensori a -196°C e +400°C) e sopportare pressioni fino a 10 bar. I sensori sono in acciaio inossidabile rigidi o flessibili; il registratore di dati è fatto in acciaio inox e la componente elettronica è sigillata con materiale resistente al calore e all’umidità. Come tutti i datalogger deve essere pre-impostato; i valori acquisiti sono raccolti da una memoria interna e scaricati successivamente in un computer. Sono di diverse dimensioni sia per quando riguarda la sonda che la camera contenente il sistema di memorizzazione ed elaborazione dati.49 DATALOGGER MINIATURIZZATO E SONDE TEMPSTICKIl sistema TempStick assembla in dimensioni minime (mm) le sonde di rilevamento temperatura e il datalogger. La programmazione e lo scarico dei dati avviene attraverso computer cui viene collegato tramite un’interfaccia portatile.50 TERMOCAMERE A RAGGI INFRAROSSILe termocamere sono particolari videocamere che consentono di misurare e rappresentare la radiazione infrarossa emessa da un oggetto. La radiazione è una funzione della temperatura della superficie di un oggetto e la termocamera è in grado di calcolare e visualizzare tale temperatura.51 NORMATIVA Regolamento CE 853/2004.Le indicazioni relative alle temperature di stoccaggio, trasporto e lavorazione degli alimenti di origine animale sono dettate dal Regolamento CE 853/2004.52 STOCCAGGIO535455 TRASPORTO5657 LAVORAZIONE58 CONCLUSIONI Per ridurre i rischi e migliorare la qualità dei prodotti refrigerati è necessario non solo ottimizzare i controlli ma indurre la volontà dei protagonisti della Catena del Freddo (produttori, trasportatori, distributori e punti vendita) a implementare la gestione ed il controllo delle temperature in accordo alle normative vigenti e/o alle Buone Pratiche di Lavorazioni per poter assicurare al consumatore un prodotto sicuro e di qualità.59 IL CONGELAMENTO60 IL CONGELAMENTO È UNA OPERAZIONE UNITARIA CON LA QUALE UN ALIMENTO VIENE PORTATO AD UNA TEMPERATURA AL DI SOTTO DEL PUNTO DI CONGELAMENTO ED UNA PARTE DELL'ACQUA SUBISCE UN CAMBIAMENTO DI STATO NELLA FORMA DI CRISTALLI DI GHIACCIO.61 Durante il congelamento il calore sensibile è il primo ad essere rimosso per abbassare la temperatura al punto di congelamento. In seguito viene rimosso il calore latente di solidificazione e si ha la formazione dei cristalli di ghiaccio.62 L'acqua ha un alto calore specifico (4200 j/kg k) ed un elevato calore latente di fusione (335 kj/kg) per cui una notevole quantità di energia deve essere fornita per congelare gli alimenti, energia che viene somministrata come energia elettrica impiegata per comprimere i gas (refrigeranti) nell'impianto di congelamento meccanico o per comprimere e raffreddare i fluidi criogenici.63 AS - l'alimento viene raffreddato al di sotto del punto di congelamento Tf che, ad eccezione del caso dell' acqua pura, è sempre al di sotto di 0°c. Al punto S l'acqua rimane allo stato liquido sebbene la temperatura sia al di sotto del punto di congelamento. Questo fenomeno è conosciuto come sotto-raffreddamento e può avvenire anche a valori inferiori ai 10°C al di sotto del punto di congelamento. SB - La temperatura sale rapidamente fino al punto di congelamento quando i cristalli di ghiaccio
