Silvana Cavella » 7.Cinetica delle reazioni chimiche di interesse delle tecnologie alimentari

Perché conoscere e controllare le reazioni chimiche dei prodotti alimentari

Cinetica delle reazioni chimiche e qualità

• Molte sono le reazioni che possono evolvere, durante un processo o la conservazione, a carico di uno o più componenti dei prodotti alimentari.
• Alcune di esse comportano una perdita di qualità, altre determinano l’insorgere di aroma o di un colore desiderati.
• Lo studio della cinetica delle reazioni chimiche consente di stabilire le condizioni di processo e/o di conservazione che garantiscano che il prodotto abbia le desiderate caratteristiche.

Teoria delle reazioni chimiche e tipi di reazioni chimiche

Velocità e meccanismi delle reazioni chimiche

• Due sono le teorie alla base dello studio della cinetica delle reazioni chimiche; per entrambe, le reazioni evolvono con una velocità che dipende dal numero di molecole reagenti e dalla temperatura.
• Le reazioni chimiche possono avere uno o più reagenti, evolvere in uno o più step, essere reversibili o irreversibili.
• In generale, la velocità di reazione è espressa mediante costanti cinetiche e funzioni della concentrazione delle molecole coinvolte.

Cinetica delle reazioni chimiche dei prodotti alimentari

Ordine di reazione

• E’ la somma degli esponenti dei termini di concentrazione nell’equazione della velocità di reazione.
• Per una reazione uni-molecolare, in caso di reazione di ordine zero, la concentrazione del reagente varia linearmente con il tempo; per reazioni di primo ordine la concentrazione del reagente varia in maniera esponenziale nel tempo, per reazioni di secondo ordine la concentrazione del reagente varia in maniera iperbolica nel tempo.

Cinetica delle reazioni chimiche dei prodotti alimentari

Costante cinetica e sua dipendenza dalla temperatura

• La temperatura rappresenta una delle condizioni di processo che maggiormente influenza la velocità di reazione.
• Il modello di Arrhenius è generalmente utilizzato per descrivere la dipendenza della costante cinetica dalla temperatura, prevede che la costante cinetica varia esponenzialmente con la temperatura.
• In campo alimentare, spesso si utilizza il parametro Q₁₀ che è definito come il fattore di cui cambia la velocità di reazione per una variazione di 10°C della temperatura.

Considerazioni conclusive

Reazioni chimiche e qualità

• Studiare la velocità e il meccanismo di reazione consente di quantificare l’effetto di una reazione sulla qualità di un prodotto alimentare e di stabilire quali sono le migliori condizioni di processo e/o di conservazione.
• La maggior parte delle reazioni chimiche di interesse alimentare sono reazioni di primo ordine.

Prossima lezione

Trattamenti termici ad alta temperatura: Disattivazione termica dei microrganismi.

Cinetica di morte microbica

• Cinetica di riduzione della popolazione microbica, curva di sopravvivenza dei microrganismi.
• Comportamento dei microrganismi alle alte temperature, curva di resistenza termica.
• Letalità di processo e curva di sterilizzazione.