Per refrigerazione si intende il raffreddamento delle derrate alimentari a temperature molto prossime allo 0°C. A tali temperature l’acqua presente nei sistemi di origine biologica sotto forma di soluzioni (saline, zuccherine) non può congelare pertanto il periodo di conservazione degli alimenti refrigerati è limitato nel tempo.
Ogni reazione metabolica, sia chimica che enzimatica, è caratterizzata da un proprio coefficiente di temperatura.
Il coefficiente di temperatura esprime la relazione tra la velocità di una reazione ad una data temperatura e quella ad una temperatura di 10°c inferiore.
In generale per le reazioni che maggiormente riguardano la degradazione degli alimenti questo coefficiente è 2,5 (abbassando la T di 10°C la velocità delle reazioni diminuisce di circa 2,5 volte).
L’effetto frigorifero è la quantità di calore sottratto all’ambiente da ogni kg di fluido frigorigeno.
La frigoria è la quantità di calore che bisogna sottrarre ad 1 kg di acqua distillata per abbassare la temperatura da 15,5°c a 14,5°c.
I seguenti prodotti della pesca devono essere congelati a una temperatura non superiore a –20°C in ogni parte della massa per almeno 24 ore:
La prima utilizzazione del freddo come mezzo di conservazione degli alimenti è relativa all’impiego del ghiaccio.
Questa metodica è ancora utilizzata nell’industria del pollame e nel campo ittico.
Non viene utilizzata per la conservazione di carni di mammiferi in quanto la maggiore umidità relativa rende le carni flaccide, scolorite, colanti e meno ricche di principi nutritivi con un aumento della probabilità di inquinamento microbico della derrata.
Un particolare sistema di conservazione dei prodotti ittici freschi è il cosiddetto slurry ice o fluid ice che consiste nella conservazione in una miscela di acqua e ghiaccio.
Questo sistema aumenta la conservabilità del prodotto in quanto consente:
Un altro sistema di conservazione che utilizza il ghiaccio è rappresentato dalla glassatura.
Per glassatura si intende lo strato di ghiaccio protettivo applicato alla superficie di un prodotto della pesca congelato, ottenuto con acqua destinata al consumo umano, per aspersione, o nebulizzazione o immersione.
Non ci sono disposizioni legislative che ne fissino i limiti, nonostante sia il mezzo di conservazione più utilizzato per matrici alimentari delicate come i prodotti ittici.
E’ comunque uno dei maggiori responsabili di provvedimenti giudiziari a carico della produzione.
Per i prodotti confezionati il problema è relativamente risolto poiché in base al Decreto Lgvo 27 n°109/1992 bisogna indicare la quantità netta in etichetta.
Per i prodotti venduti sfusi Il D.Lgvo 181/2003 modifica l’art. 16 del D.Lgvo 109/92 e aggiunge alle indicazioni da riportare in apposito cartello: la percentuale di glassatura, considerata tara, per i prodotti congelati glassati.
Per i prodotti allo stato sfuso risulta difficile la quantificazione della glassatura per vari motivi:
Notevoli progressi si sono avuti con i “mezzi criogeni”, che consentono una rapida refrigerazione dei prodotti raggiungendo T° molto basse.
Essi non determinano cambiamenti nella composizione chimica del prodotto e vengono impiegati per aspersione o per contatto.
Ricordiamo: CO2, aria liquida, azoto liquido, ossido di azoto, freon.
CO2: portando la CO2 ad una pressione inferiore a 5 Kg/cm2 essa passa allo stato solido (ghiaccio secco). La solidificazione della CO2 è accompagnta da una diminuzione di volume. Alla pressione atmosferica vaporizza alla temperatura di -78,9°C assorbendo 137 calorie/Kg. Inoltre il gas sviluppato per riscaldarsi da -78,9°C a 0°C assorbe altre 15,5 calorie/Kg.
Azoto liquido (N): l’azoto liquido è ottenuto dalla distillazione frazionata dell’aria liquida. L’azoto allo stato gassoso è inerte; allo stato liquido è un fluido frigorigeno. Passando dalla temperaura di circa -196 a quella di -17,8 assorbe circa 89 Kcal/Kg.
Legge di Boyle – Mariotte: in un gas a temperatura costante la pressione ed il volume sono inversamente proporzionali.
Prima legge di Gay – Lussac: a pressione costante il volume di un gas è direttamente proporzionale alla sua temperatura assolura T (V/T= Cost.). E’ applicata nel caso in cui un gas subisce delle trasforamzioni dette isobare, cioè a pressione costante.
Seconda legge di Gay – Lussac: a volume costante la pressione del gas è direttamente proporzionale all’aumento della temperatura. E’ applicata nel caso in cui un gas subisca delle trasformazioni dette isocore, cioè a volume costante. Nonostante ciò un gas (o meglio un fluido gassoso) può subire tasformazioni in cui nessuna delle tre grandeze caratteritiche (V,T e P) rimanga costante.
Nella refrigerazione meccanica, il raffreddamento costante è realizzato dalla circolazione di un refrigerante in un sistema chiuso.
Un circuito frigorifero è composto da:
Le caratteristiche fluido frigorigeno sono:
Struttura a pannelli prefabbricati.
Strutture a sandwich (lamiera-isolante-lamiera) uniti nei raccordi per mezzo di profili angolari.
Vantaggi: minor ingombro; minori costi; maggior rispetto delle normative igienico sanitarie, migliore flessibilità.
La superficie della lamiera zincata può essere:
Fattori che influenzano la capacità di raffreddamento
La discesa della temperatura dipende anche da:
Dato che la refrigerazione deve ritardare lo sviluppo microbico, per migliorare la conservabilità del prodotto si possono ridurre i tempi di passaggio dalla temperatura iniziale a quella di stoccaggio, attraverso quella che viene definita refrigerazione rapida.
Essa consente al prodotto di raggiungere a cuore, nel minor tempo possibile la T° di stoccaggio. I vantaggi sono:
Se non correttamente applicata può indurre il fenomeno del cryo-shock o contrattura da freddo.
La comparsa della rigidità cadaverica si accompagna a contrazioni muscolari la cui intensità varia in funzione della temperatura; esse tendono a raggiungere livelli minimi tra i 14°C ed 19°C. Al di sotto di questi valori l’intensità delle contrazioni aumenta rapidamente fino a causare, in prossimità di 0°C un raccorciamento del muscolo anche del 50%.
La maggiore sensibilità al freddo è stata osservata nelle carni rosse nelle quali è stato evidenziato un numero maggiore di mitocondri in grado di liberare ioni calcio che attivano l’actomiosina atpasi.
L’energia liberata durante l’idrolisi dell’ATP causa la comparsa di contrazioni intense e quindi la rigidità cadaverica si instaura in un muscolo contratto.
La sensibilità al cryo-shock è legata anche al tipo contrattile delle fibre muscolari.
La miosina rapida tipica delle fibre rosse maggiormente rappresentate nelle carcasse bovine ed ovine a contrazione rapida, è attiva alle basse temperature ed a pH superiori a 6.
Le fibre corrispondenti sono quindi sensibili al cryo-shock a temperature inferiori a 10°C raggiunte rapidamente e in masse muscolari con un pH ancora elevato.
La velocità di raffreddamento delle carcasse dopo la macellazione quindi è determinante ai fini dell’insorgenza del cryo-shock. La curva di raffreddamento deve essere tale che la temperatura non scenda al di sotto di 10-12°C durante le prime 10-12 ore successive alla macellazione.
Al fine di evitare l’insorgenza di tale fenomeno si può prevedere una fase di pre-raffreddamento in modo da assicurare che il muscolo sia sufficientemente prossimo al rigor-mortis.
In alternativa per ridurre i tempi di sosta (fase di pre raffreddamento) è possibile praticare la stimolazione elettrica delle carcasse.
In queste condizioni si ottiene una buona conservabilità ovviamente se tale fase è seguita dall’applicazione della refrigerazione rapida.
Refrigerazione rapida in tunnel a 2 tempi per carcasse bovine.
Rapida ad uno stadio
Necessità di abbreviare il soggiorno delle carni nel tunnel, ridurre il volume delle celle, diminuire la perdita di peso.
Nebulizzazione: batterie poste sopra le guidovie. L’apporto dell’acqua avviene in cabine poste lungo il tragitto delle carcasse in maniera alternata. Il trattamento è limitato al tempo necessario per abbattere l’80% del calore delle carcasse che sono poi passate in ambiente a 0°C con ventilazione di 0,5 m/s.
La tecnologia della Refrigerazione Passiva (PRS) si basa sull’accumulo termico realizzato mediante congelamento di eutettici ottenuto circolando fluido frigorigeno quando l’energia è disponibile e/o ha prezzi competitivi.
L’entalpia* di fusione (cioè la variazione di entalpia di una sostanza quando avviene una transizione di fase) ed il punto di passaggio di stato mantengono successivamente le condizioni ottimali di conservazione per il periodo specificato mediante l’assorbimento del calore in modo progressivo e proporzionale al fabbisogno senza ulteriore impiego di energia e di gruppi frigoriferi.
La PRS quindi si basa sulla capacità di trasferire in Accumulatori Termici ad alta efficienza le “frigorie” necessarie per il funzionamento autonomo nel periodo specificato.
*: è una funzione di stato che consente di valutare le variazioni energetiche di un sistema termodinamico.
La temperatura dell’ambiente non viene regolata da un termostato ma dal punto di passaggio di stato del fluido refrigerante, garantendo una precisione nettamente superiore ed assenza di oscillazione.
La temperatura dell’ambiente è uniforme senza necessità di ventilazione in quanto la “sorgente di freddo” è distribuita uniformemente. Pertanto il calo peso è mediamente ridotto al 25% rispetto alla refrigerazione convenzionale.
Il gradiente termico fra aria e superficie di scambio è sempre inferiore a 2 °C e pertanto l’umidità relativa si mantiene costantemente sopra il 90%.
Rientrano nella categoria degli imballaggi intelligenti cioè che prevedono l’impiego di un indicatore, interno o esterno alla confezione, capace di rappresentare il livello di qualità dei prodotti e quindi presuppone un’interazione sia con l’ambiente della confezione sia con il consumatore.
Gli ITT in particolare sono in grado di monitorare la storia termica di un prodotto in quanto reagiscono alle oscillazioni della temperatura durante la conservazione del prodotto.
Monitor Mark 3M: estere colorato di acido grasso che si colora quando la temperatura supera il punto di fusione.
Fresh check lifelines freshness monitor: monomero di diacetilene che polimerizza, colorandosi, quando la temperatura supera un preciso livello.
Permettono di definire la data di scadenza in maniera più corretta.
Informano in maniera obiettiva il consumatore sulle condizioni di freschezza.
Sono un criterio obiettivo di accettazione o di contestazione della merce.
Riducono il deterioramento e lo spreco delle merci.
Migliorano la rotazione del prodotto.
Impongono il controllo delle temperature nelle apparecchiature di refrigerazione.
Enfatizzano la freschezza e la qualità determinando una differenziazione del prodotto.
Migliorano l’immagine del marchio e dell’azienda.
Il congelamento è una tecnica di conservazione il cui scopo è quello di portare l’alimento a temperature al di sotto del punto crioscopico, con conseguente solidificazione dell’acqua presente all’interno dell’alimento. In realtà la totale congelazione del prodotto è impossibile da realizzare e quindi le reazioni di degradazione, per quanto molto rallentate, avvengono ugualmente.
Il prodotto congelato, quindi, non ha una conservazione illimitata.
Tutti i tessuti animali o vegetali contengono una certa quantità di acqua che si può trovare:
Quando si sottrae calore all’acqua, i movimenti molecolari termici rallentano finchè a temperature di 0°C i legami ad idrogeno tendono ad aumentare portando al fenomeno della “cristallizzazione”.
Affinchè si verifichi la cristallizzazione è necessario una caduta della temperatura al disotto del punto crioscopico.
E’ noto che già a -5°C -6°C l’85% dell’acqua contenuta nei prodotti alimentari è cristallizzata, a – 10°C è congelata oltre il 90%, finchè si arriva a – 21°C in cui la massa liquida è solidificata totalmente.
L’effetto letale del freddo è da attribuire principalmente a:
La cristallizzazione del ghiaccio può causare notevoli modificazioni microstrutturali nei tessuti alimentari, influenzate dalla localizzazione dei cristalli di ghiaccio che è a sua volta condizionata dalla velocità di congelamento, dalla temperatura finale raggiunta e dalla natura stessa del prodotto.
Con il congelamento lento oltre alla formazione di macrocristalli in sede extracellualre, si verifica che la concentrazione dei soluti nella fase non congelata aumenta progressivamente con conseguente diminuzione della tensione di vapore. Poiché i cristalli di ghiaccio non possono penetrare nelle cellule, il fluido intracellulare (ancora completamente liquido) si trova ad una temperatura inferiore a quella del punto crioscopico con una tensione di vapore superiore a quella del fluido extracellulare e dei cristalli di ghiaccio in esso presenti.
La differenza di tensione di vapore determina una diffusione dell’acqua dalle cellule nel liquido extracellulare, con conseguente disidratazione cellulare ed ingrossamento dei cristalli di ghiaccio extracellulari.
Quando invece la penetrazione del freddo è rapida (congelamento rapido o rapidissimo) la cristallizzazione avviene rapidamente con una cristallizzazione uniforme dell’intero tessuto (sia nella matrice intra- che extra-cellulare), determinando la formazione di numerosi cristalli di piccole dimensioni (che non hanno la possibilità di ingrandirsi poiché la rapida penetrazione del freddo determina la formazione di altri centri di cristallizzazione) e uno spostamento minimo di acqua dalla sua localizzazione.
Molto sensibili
Resistenti
I fattori che influenzano l’efficacia del congelamento sulla crescita di microrganismi sono:
Le alterazioni più frequenti delle carni congelate sono:
Dal punto di vista tecnologico questo metodo altro non è che una conservazione per congelamento rapido.
Fu ideata nel 1920 in America, ma la sua diffusione in Europa risale al dopo guerra mentre in Italia la sua comparsa è avvenuta in anni relativamente recenti.
Per alimenti surgelati si intendono “i prodotti alimentari in confezioni chiuse all’origine, che siano stati sottoposti a trattamento frigorifero tale da portare rapidamente la temperatura a cuore a non meno di 18°C sotto zero e che siano stati mantenuti a tale temperatura fino alla vendita al consumatore”.
Pertanto i prodotti surgelati devono possedere i seguenti requisiti:
Questi prodotti non possono in alcun caso, sino al momento del consumo, abbandonare la catena del freddo.
Sono differenti a secondo che le carni congelate siano destinate alla lavorazione industriale o vendute come tali dal consumatore.
Qualunque siano le condizioni di utilizzazione devono essere sempre rispettate le seguenti precauzioni:
La tecnica dipende dal tipo di utilizzazione dell’alimento:
Tipologie di scongelamento
In ogni caso si abbreviano i tempi di scongelamento e la flora superficiale resta ad un livello accettabile.
I risultati dello scongelamento dipendono:
2. Principi e metodi della analisi del rischio
3. Impiego delle basse temperature
4. Impiego del calore nella conservazione degli alimenti
5. Igiene e tecnologia dell'affumicamento
7. La tecnologia dei prodotti a base di carne cotti: il prosciutto cotto
8. Igiene e tecnologia dei prodotti a base di carne crudi: il salame
9. Igiene e tecnologia del latte
10. Igiene e tecnologia prodotti della pesca trasformati
11. Additivi nell'industria alimentare