Food Innovation and Science

Mild Technologies alternative alla pastorizzazione – 1. Overview

Conservare gli alimenti significa difenderli dagli attacchi di agenti che potrebbero alterare le caratteristiche organolettiche e le proprietà nutritive, permettendone l’utilizzo dilazionato nel tempo. I fattori che influenzano le alterazioni sono i microrganismi, le attività enzimatiche e i fattori di rischio (tempo, temperatura e umidità).

Uno dei metodi tradizionalmente utilizzati per la conservazione è l’impiego del calore e tra le varie tecnologie  basate sulle alte temperature si definisce pastorizzazione  quel processo di risanamento termico applicato ad alcuni alimenti (liquidi, semiliquidi o solidi) che consiste nel portare rapidamente il prodotto a temperature comprese fra 60°c e 80°C per tempi inversamente proporzionali alla temperatura: più alta è la temperatura,  minore è il tempo di pastorizzazione. Lo scopo principale è quello di minimizzare i rischi relativi alla salute dovuti a microrganismi patogeni quali batteri in forma vegetativa, funghi e lieviti. Tuttavia, per quanto delicato, il processo di pastorizzazione rimane un processo termico che , oltre ad avere un impatto sulla carica microbica, influenza anche i parametri organolettici, rendendo la qualità finale del prodotto diversa rispetto all’alimento fresco.

La grande sfida delle moderne tecnologie alimentari è volta allo sviluppo di processi di conservazione meno aggressivi, che mantengano il prodotto “naturale”, equivalente al fresco ma sempre conservabile per tempi più lunghi. Questo è lo scopo delle mild technologies (tecnologie delicate). I quattro processi  che qui introduciamo e che saranno oggetto di successivi approfondimenti sono:

  • HPP: High Pressure Processing o processo di pascalizzazione
  • PEF: Pulsed Electric Field anche noto come processo di elettro-permeabilizzazione o elettroporazione
  • REV: Radiant Energy Vacuum
  • MVH: Microwave Volumetric Heating

 Il valore di mercato di queste tecnologie di pastorizzazione non termica è stato di 1.1 miliardi di dollari nel 2018 ed è stimato che sarà di 2.7 miliardi di dollari nel 2023(1).

HPP (High Pressure Processing )

È una tecnica di pastorizzazione a freddo attraverso la quale prodotti già confezionati nel packaging finale, sono inseriti in un recipiente che viene successivamente portato ad una pressione idrostatica molto alta (200-600 MPa) trasmessa tramite l’acqua.

Il processo viene anche chiamato pascalizzazione in onore di Pascal e del suo principio(2). Il principio afferma che se una pressione viene esercitata su un liquido incomprimibile all’interno di un contenitore, tale pressione si distribuisce uniformemente in tutte le direzioni con la stessa intensità in tutti i punti del liquido ma in direzione sempre perpendicolare alla parete del contenitore sul quale il fluido esercita la pressione. Se all’interno del liquido c’è un corpo immerso , la pressione si esercita perpendicolarmente alla superficie del corpo. La pressione idrostatica è in grado quindi di agire rapidamente e in modo uniforme sull’alimento e non tiene conto né della dimensione del contenitore in cui è l’alimento né del suo spessore.

Queste pressioni elevate causano la rottura delle membrane cellulari dei batteri ma preservano le vitamine, gli antiossidanti, gli aromi e il colore del cibo in quanto vengono rotti i legami idrogeno e i ponti disolfuro delle molecole complesse (come proteine e l’amido), ma non hanno effetti sui legami covalenti ed, in generale, non hanno effetti negativi sulle molecole di piccole dimensioni (come le vitamine).

Questo processo è in grado di allungare la shelf-life di un prodotto garantendo lo stesso livello di freschezza. Per esempio, una salsa fresca può durare 2 settimane ma, sottoposta ad HPP, può estendere la sua shelf-life fino a 4 mesi.

La tecnica può essere usata per molti prodotti alimentari senza uso di additivi: salse, condimenti, succhi di frutta, carne, cibo per animali, prodotti ittici, insalate pre-condite, cibo per neonati.

La prima azienda a commercializzare impianti industriali HPP è stata la Avure(3) nei tardi anni 90 . Avure è stata acquisita nel 2017 da JBT (John Bean Technologies)(4)  espandendosi in mercati più ampi come quello dei ready meals. Il principale fornitore al mondo di impianti HPP per l´industria alimentare , con capacità fino a 10.000 l/ora, è la spagnola Hiperbaric(5).

PEF  (Pulsed Electric Field )

È una tecnica di pastorizzazione non termica di alimenti liquidi e bevande anche nota come elettroporazione ossia l’incremento del numero e dimensione di pori delle membrane cellulari  attraverso l’applicazione di un campo elettrico.

Il primo impianto commerciale è stato realizzato negli Stati Uniti  nel 2006 per i succhi di frutta. La tecnica usa impulsi brevi e ad alta tensione per provocare la disintegrazione cellulare e l’inattivazione microbica, mantenendo la freschezza, il valore nutrizionale e funzionale del prodotto. La tecnica è efficiente dal punto di vista energetico ed efficace nel tempo poiché richiede un calore minimo mentre accelera i processi di diffusione, come la rimozione dell’acqua. È noto che la PEF aumenta la shelf-life mantenendo un valore nutrizionale migliore rispetto alle tradizionali tecniche di trasformazione alimentare. Una rappresentazione visiva molto chiara del processo PEF è disponibile nel sito della Elea(6), azienda tedesca che ha installato oltre 125 impianti in tutto il mondo con capacità fino a 10.000 l/h.

La tecnologia PEF è anche in grado di ammorbidire la struttura di alimenti come le patate eliminando pre-riscaldamenti e consentendo risparmi di acqua ed energia col risultato di avere un taglio più regolare e ritenzione dell’amido e quindi una maggiore resa del prodotto.

Il progetto FieldFood(7), finanziato dall’Unione Europea, mira a dimostrare le capacità di successo reali della tecnologia PEF nella lavorazione di alimenti vegetali per piccole e medie aziende europee di food processing. Il progetto ha analizzato la produzione di succhi di frutta, prodotti a base di pomodoro, vino, sidro e olio d’oliva, creando generatori di impulsi a basso costo flessibili e portatili. Energy Pulse System(8), uno dei partner del progetto, ha verificato che PEF significa meno calore, più efficienza e meno consumo d’acqua. È in linea con la tendenza del cliente a chiedere una maggiore qualità del prodotto con una maggiore efficienza energetica . È stata dimostrata una produzione molto efficiente con una lunga durata di conservazione. Sono stati usati modulatori che costano meno del prezzo di mercato per cui i piccoli produttori possono utilizzare PEF per una migliore qualità del prodotto, una maggiore resa e costi inferiori, comprese le cantine e i produttori di olio d’oliva.

REV ( Radiant Energy Vacuum ) 

La REV è una tecnologia di disidratazione che utilizza una combinazione di pressione e energia a microonde per fornire un processo di essiccamento efficiente ad alta velocità e a bassa temperatura. La tecnologia REV rimuove in modo omogeneo l’acqua dai materiali organici, fornendo un sapore e una consistenza superiori e preservando il valore nutritivo dei prodotti alimentari. La tecnologia è più economica e molto più veloce della liofilizzazione e produce prodotti superiori ottenuti con l’essiccamento ad aria e spray. È un processo continuo in grado di controllare i livelli di umidità finale in modo economicamente efficiente e in genere ha un ingombro minore rispetto ai processi concorrenti.

La tecnologia REV è di proprietà della EnWave(9) ed è commercializzata in otto diversi mercati tra cui  frutta, verdura, spezie ed erbe aromatiche, spuntini a base di carne, industria casearia sotto forma di formaggi stagionati e snack allo yogurt. La shelf-life dipende molto dalla qualità del packaging. La materia prima viene essiccata al di sotto della soglia critica di attività dell’acqua , al fine di garantire una maggiore durata di conservazione, ma quest’ultima sarà influenzata dalla qualità del packaging intesa come barriera.

MVH ( Microwave Volumetric Heating)

MVH è una tecnologia che utilizza energia elettromagnetica per riscaldare rapidamente ed in modo omogeneo gli alimenti.

Sebbene la tecnologia non sia strettamente non-termica, il riscaldamento a microonde non danneggia la qualità del prodotto rispetto alla pastorizzazione convenzionale  a causa della velocità del processo di trattamento. A differenza dell’HPP, il trattamento a microonde viene effettuato prima che il prodotto venga imballato.

In Europa, l’inglese Advanced Microwave Technologies(10) (AMT) ha sviluppato e commercializzato attrezzature coperte da brevetto per questa tipologia di processo in grado di trattare fino a 12.000 l/ora .

La stessa tecnologia è in grado di effettuare pre-trattamenti di reflui prima della digestione anaerobica.

RIFERIMENTI BIBLIOGRAFICI

(1) MarketsandMarkets, Non-Thermal Pasteurisation Market Worth $2.7 billion by 2023-Exclusive Report by Marketsand Markets, 2019 www.prnewswire.com/news-releases/non-thermal-pasteurization-market-worth-2-7-billion-by-2023-exclusive-report-by-marketsandmarkets-tm–828189382.html

(2) U. Amaldi, Corso di Fisica, ed. Zanichelli, 2009

(3) Sito JBT AvureTM HPP www.avure-hpp-foods.com/

(4) Sito JBT www.jbtc.com/foodtech

(5) Hiperbaric, Cosa è l’alta pressione, www.hiperbaric.com/it/alta-pressione

(6) Elea, How does PEF work, elea-technology.de/how-pef-works/

(7) Fieldfood, The FIELDFOOD project, www.fieldfood.eu/default.aspx

(8) Sito Energy Pulse Systems, energypulsesystems.pt/eps/

(9) Sito Enwave www.enwave.net/

(10) Sito AMT www.advancedmicrowavetechnologies.com/

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