Transformarea agroalimentară

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Unele produse simbolice ale transformării agroalimentare: vin , brânză și mezeluri

Transformarea agroalimentară este un proces tehnologic și economic care creează o valoare adăugată unui produs agricol, permițând utilizarea acestuia în diferite forme și condiții comparativ cu cele originale în momentul recoltării.

Tipuri de transformare

Friptura obișnuită, aparent similară cu produsul original, a suferit trei transformări: una fizică (sacrificare și maturare), una în timp (depozitare frigorifică), una în spațiu (transport și comercializare).

Din punct de vedere economic, sunt definite trei tipuri de transformare:

  • Transformarea fizică : produsul agricol suferă manipulări mecanice, fizice, chimice și biochimice care îi modifică aspectul, starea fizică, consistența, structura, compoziția chimico-nutrițională, proprietățile organoleptice , digestibilitatea , pentru a-și îmbunătăți caracteristicile intrinseci ca bun alimentar sau, într-un caz extrem, faceți din ea un aliment bun din toate punctele de vedere. Transformarea fizică ia nume specifice în funcție de natura și tipul de produs, atât brut, cât și transformat.
  • Transformarea în timp : produsul agricol suferă manipulări mecanice, fizice, chimice și biochimice care îi îmbunătățesc rezistența la alterare , astfel încât să permită consumul său în timp sau transportul la distanță. Transformarea în timp se numește generic conservare și ia nume specifice în funcție de natura tratamentului, având în orice caz scopul declarat de a întârzia modificările inevitabile și de neoprit ale alimentelor în timp, în conformitate cu Prima Lege a Parisi privind degradarea alimentelor .
  • Transformarea în spațiu : produsul agricol suferă manipulări mecanice și manipulare în masă pentru a-l putea comercializa pe piețe îndepărtate fizic de stațiile de colectare. Transformarea în spațiu se numește generic comercializare .

Distincția dintre diferitele tipuri de transformare, în multe cazuri, este pur formală, deoarece acestea pot fi integrate între ele, așa cum se întâmplă, de exemplu, pentru transformarea și conservarea fizică sau pentru conservare și transport, făcându-le uneori inseparabile.

De exemplu, procesele de producție a produselor lactate ( brânză , iaurt etc.) sunt în același timp transformare fizică și conservare de către lapte . În mod similar, transportul implică, în generalitatea produselor perisabile, procese de conservare mai mult sau mai puțin ușoare care garantează durata acestora până în momentul vânzării.

Procese transformatoare care implică alimente

Pictogramă lupă mgx2.svg Același subiect în detaliu: Modificarea alimentelor .
Dezvoltarea mucegaiurilor este o alterare frecventă a brânzeturilor .

Componentele chimico-nutriționale ale produselor alimentare crude sau procesate sunt supuse unor transformări de diferite tipuri: fizice, fizico-chimice, chimice, biochimice și microbiologice. Tabloul general este eterogen, în raport cu caracteristicile intrinseci ale produsului, condițiile de funcționare, intervalele de timp care trec. Orice modificare din acest cadru este o transformare sau, pentru a o deosebi de transformarea în timp și spațiu, transformarea fizică (sau transformarea propriu-zisă).

Transformările fizice spontane care se încadrează în obiectivele procesului transformator sunt pozitive deoarece constituie un rezultat dorit; dacă, pe de altă parte, conduc la rezultate neașteptate, dacă nu chiar dăunătoare, ele sunt numite apoi modificări . Transformările au loc spontan, cu sau fără controlul parametrilor de mediu și operaționali, sau artificial, creând condițiile pentru ca fenomenele să fie direcționate către rezultatul dorit. Modificările apar întotdeauna spontan; pot fi „fiziologice”, dacă se referă la fenomene integrate în ciclul substanței organice sau pot fi induse de anumite condiții de mediu sau de funcționare care sunt incorecte sau nu sunt optime. În orice caz, se iau măsuri pentru a preveni, opri sau încetini desfășurarea acestor procese atunci când acestea sunt nedorite.

Oțetul este un exemplu de produs obținut în mod deliberat dintr-un proces care, în alte condiții, este de fapt o modificare.

Același fenomen sau proces poate reprezenta, în funcție de contextul specific, o transformare sau o modificare. Acest lucru poate apărea pe produse diferite sau chiar pe același produs. Gândiți-vă, de exemplu, la fermentația acetică : este un proces de alterare dacă vinul este produsul final, o transformare dorită dacă, pe de altă parte, vinul este un produs intermediar care trebuie transformat în oțet . În primul caz, condițiile sunt create pentru a preveni fermentarea acetică, în al doilea pentru a se asigura că are loc într-un mod optim.

În majoritatea cazurilor, transformările implică concurența mai multor fenomene și a mai multor căi metabolice, paralele sau consecutive, dintre care una sau mai multe își asumă prerogativele transformării principale și celelalte sunt cele ale proceselor complementare secundare. Primele stau la baza tehnologiei care identifică generic produsul transformat (de exemplu, fermentația alcoolică în vinificație , coagularea cazeinei în fabricarea brânzeturilor ). Pe de altă parte, procesele secundare fac parte din fenomenele legate de maturare, care sunt fundamentale pentru conferirea proprietăților organoleptice care caracterizează variantele produsului ( buchet , aromă, consistență etc.). Procesele fundamentale sunt în general bine cunoscute în dinamica lor până la punctul în care în unele tehnologii există un nivel de cunoștințe care poate ghida transformarea cu controlul riguros al parametrilor de mediu, al stării fizice și structurale, al compoziției chimice, al organismele implicate etc.

Majoritatea transformărilor sunt de natură biochimică, datorită acțiunii enzimelor endogene sau exogene. Enzimele organismului din care provine alimentele sunt endogene, cele produse de organisme care vin în contact, accidental sau nu, cu alimentele sunt exogene. În acest din urmă caz ​​vorbim mai ales de transformări microbiene, deoarece procesele enzimatice sunt produse de bacterii , actinomicete și ciuperci . Acestea din urmă se încadrează în general în categoriile de mucegaiuri ( Penicillium , Aspergillus , Rhizopus etc.) și drojdii ( Saccharomyces , Torula , Candida etc.).

Carbohidrați

Macerarea de struguri mustului în prezența borhotului. În această fază are loc fermentarea tumultuoasă, timp în care multiplicarea drojdiilor are loc prin oxidarea completă a zaharurilor.

Principalele procese transformative care afectează carbohidrații sunt atribuite următoarelor:

  1. hidroliza amidonului și a altor polizaharide alimentare;
  2. oxidarea completă a zaharurilor ( respirație celulară )
  3. fermentare .

Hidroliza amidonului este un proces enzimatic efectuat de amilazele endogene, cu formarea de dizaharide ( maltoză ) și monozaharide ( glucoză ). Apare spontan în timpul maturării fructelor sau este un proces activat artificial pentru a obține substraturi fermentabile din produse amidon (cereale, cartofi) pentru producerea de băuturi alcoolice.

Respirația este complexul de reacții care include glicoliza , decarboxilarea oxidativă a piruvatului , ciclul Krebs și fosforilarea oxidativă . Aceasta implică oxidarea totală a zaharurilor cu producerea de dioxid de carbon și apă . Este un proces dorit atunci când trebuie să conducă la o multiplicare a microorganismelor (fermenti). Apare, de exemplu, în prima fază a vinificației ( fermentare tumultuoasă ) și în timpul dospirii la fabricarea pâinii . Cu toate acestea, în general, respirația este un proces negativ, deoarece reduce proprietățile nutriționale și organoleptice ale alimentelor (de exemplu, reducerea conținutului de zahăr din fructe) sau proprietățile tehnologice ale produsului agricol (de exemplu, reducerea randamentului în zahăr al sfeclei ). Este aproape întotdeauna de natură endogenă, deoarece face parte din procesele metabolice fiziologice ale celulelor și este favorizată de temperaturi ambientale ridicate și aerare.

Fermentarea , spre deosebire de respirație, este un proces oxidativ incomplet care are loc în condiții de anaerobioză . Fermentările sunt în general operate de bacterii și drojdii , denumite generic fermenti . Fermentările zaharurilor urmează, cel puțin parțial, calea metabolică a glicolizei și sunt fundamental diferite de respirație în transformarea pe care o suferă acidul piruvic . Cele mai importante procese de fermentare care implică zaharuri sunt fermentația alcoolică , fermentația homolactică și fermentația heterolactică .

Produse ale metabolismului glucidic

„Gaurile” caracteristice ale brânzeturilor cu ochi se datorează dezvoltării gazului în fermentația propionică și reprezintă o cerință de calitate: în jurul lor se concentrează substanțele care dau gust acestor brânzeturi.

Alcoolii , compușii carbonilici și acizii organici prezenți într-un produs agroalimentar sunt supuși, precum zaharurile, la transformări fermentative care afectează proprietățile organoleptice ale alimentelor. Natura acestor procese de fermentare, organismele implicate și rolul jucat în transformare variază în funcție de caz, dar în general sunt procese colaterale sau consecutive care se încadrează în generalitatea fenomenelor legate de maturarea și condimentarea produsului . Printre diferitele procese de fermentare sunt menționate următoarele:

Proteine

Culoarea întunecată tipică a fripturilor se datorează formării melanoidinelor , produse de reacția Maillard în timpul gătitului.

Proteinele sunt afectate în principal de următoarele transformări:

  • denaturare;
  • Reacții Maillard;
  • proteoliză;
  • putrezi.

Denaturarea proteinelor constă în pierderea structurii cuaternare, terțiare sau secundare. Agenții direcți ai denaturării sunt factori fizici sau chimici, inclusiv temperaturi ridicate, scăderea activității apei , creșterea concentrației ionice a mediului și, în cele din urmă, variații ale pH-ului . Principalele efecte ale denaturării constau în pierderea solubilității și a proprietăților specifice biologice și chimico-fizice.

Reacția Maillard , mai bine cunoscută sub numele de caramelizare , este un proces chimic complex care implică proteine ​​și zaharuri în urma acțiunii temperaturilor ridicate [2] , cu formarea compușilor carbonilici, a compușilor de azot condensat ( melanoidine ) și a hidroximetilfurfuralului (HMF). Printre cele mai importante consecințe se numără: creșterea proprietăților aromatice, în general neplăcute, rumenirea cauzată de melanoidine, reducerea digestibilității proteinelor.

Datorită conținutului ridicat de proteine, carnea , peștele , ouăle și laptele sunt alimentele cele mai expuse proteolizei și putrefacției .

Reacția Maillard este indusă în special de temperaturile ridicate dezvoltate la gătit, în raport cu durata expunerii sau de condițiile slabe de depozitare a unor alimente, datorită expunerii la lumină și la temperaturi ridicate. În general, este un fenomen negativ care determină o descompunere calitativă a produsului datorită rumenirii și aromei fierte, totuși există cazuri în care modificarea este dorită deoarece îmbunătățește proprietățile organoleptice sau tehnologice ale produsului, cum ar fi în cazul de cafea prăjită și malț .

Proteoliza și putrefacția sunt două procese strâns legate, primul ca preludiu al celui de-al doilea și, parțial, se suprapun cu intensitatea crescândă a putrefacției. Proteoliza constă în defalcarea structurii primare a proteinelor și, prin urmare, în dezvoltarea lanțurilor polipeptidice mai mici și a aminoacizilor liberi . Aceasta duce la o creștere a digestibilității proteinelor, dar și la o reducere potențială a valorii nutritive a acestora. Putrefacția, pe de altă parte, constă în distrugerea aminoacizilor, cu dezvoltarea consecventă a compușilor puternic aromatici derivați din metabolismul azotului și sulfului . Primii sunt responsabili pentru mirosurile înțepătoare și neplăcute care amintesc, de exemplu, de pești putreziți, cei din urmă pentru mirosurile neplăcute care amintesc de ouă putrede.

După sacrificare și pregătirea carcaselor, jumătățile de carcase trebuie să rămână în camera rece, astfel încât să aibă loc un principiu de proteoliză, numit maturare , care îmbunătățește comestibilitatea cărnii.

Proteoliza este un proces util și dorit dacă se desfășoară într-un mod controlat și nu deosebit de puternic. De fapt, o proteoliză moderată modifică starea structurală a alimentelor, îmbunătățind proprietățile sale organoleptice și, într-o anumită măsură, digestibilitatea acestuia. O modificare ușoară a aminoacizilor, atribuibilă unui principiu de putrefacție, este, de asemenea, pozitivă, deoarece poate îmbunătăți proprietățile aromatice și durata de valabilitate a alimentelor. Aceste acțiuni apar, în special, în tratamentele de maturare a cărnii și brânzeturilor proaspete sacrificate.

Imediat după sacrificare, carnea are caracteristici de comestibilitate slabă care se îmbunătățesc odată cu maturarea [3] datorită rigor mortis și a stării structurale a proteinelor musculare. Îmbătrânirea, efectuată de enzime de origine microbiană și tisulară, permite cărnii să dobândească un grad mai mare de sensibilitate și suculență, o pierdere de culoare. Dezvoltarea moderată a substanțelor aromatice ( cetone , aldehide , amoniac , amine , hidrogen sulfurat etc.) conferă cărnii o durată de valabilitate mai mare. O încărcătură microbiană inițială ridicată, o prelungire a îmbătrânirii și o modificare a condițiilor de mediu fac ca aceste procese să degenereze și să provoace decăderea din cauza putrefacției .

În brânzeturi, proteoliza reprezintă cel mai important și, de asemenea, cel mai complex proces în faza de maturare: transformarea proteinelor este de fapt fundamentală pentru modificarea consistenței și a texturii datorită descompunerii rețelei de cazeină , pentru a îmbunătăți capacitatea de reținere a apei, să dea aromă după eliberarea acidului glutamic etc. [4] . Intensitatea și rolul acestor transformări și relația lor cu celălalt proces fundamental, lipoliza , se schimbă în funcție de contexte și contribuie la diferențierea diferitelor tipuri de brânzeturi.

Lipidele

Aciditatea uleiului de măsline se datorează acidității care are loc pe măslinele alterate sau recoltate și păstrate în condiții non-optime înainte de presare .

Lipidele prezente în alimente sunt reprezentate, aproape toate, de trigliceridele acizilor grași , adică grăsimile proprii. Acești compuși sunt practic supuși a trei tipuri de transformări:

  • hidroliză;
  • râncenie cetonică;
  • râncezire oxidativă.

Hidroliza sau acidificarea este favorizată de umiditate și, mai presus de toate, de acțiunea combinată a luminii și lipazei , o enzimă endogenă sau exogenă. Această transformare descompune grăsimea în glicerol , mono și digliceride și, în cele din urmă, acizi grași liberi . Apare în special în alimentele bogate în apă (grăsimi animale) și în fructe grase (de exemplu, măsline ). Este o alterare, deoarece poate dezvolta acizi grași cu greutate moleculară mică, responsabili de arome proaste și pentru că predispune alimentele la râncerea oxidativă.

Ranciditatea cetonică este o alterare microbiană nedorită, în general, dar este procesul de bază pentru formarea proprietăților organoleptice ale brânzeturilor albastre.

Ranciditatea cetonică este o alterare microbiană, frecventă la fructele și semințele oleaginoase cu un anumit grad de umiditate. Conduce la formarea mirosurilor și gusturilor neplăcute datorită formării metilchetonelor , dar în unele cazuri este un proces dorit, ca și la maturarea brânzeturilor albastre ( Gorgonzola , Roquefort , Brie , Camembert etc.).

Ranciditatea oxidativă este cea mai gravă și mai frecventă modificare a grăsimilor alimentare. Pe lângă grăsimile reale, sunt afectate și fosfolipidele și unii compuși organici formați din lanțuri de hidrocarburi (de exemplu, carotenii ). Procesul este de natură chimică și dezvoltă radicali , care datorită reactivității lor declanșează o propagare a lanțului. În faza de terminare, radicalii se stabilizează, formând diverși compuși organici. Acestea includ aldehide volatile și cetone responsabile de mirosul rânced. Modificarea este favorizată de expunerea la lumină , la temperaturi ridicate, de prezența peroxizilor , de contactul cu unele metale, de prezența enzimei lipoxidază . Compușii prezenți în alimente pot încetini apariția râncezii (antioxidanți) sau o pot accelera (pro-oxidanți, cum ar fi mioglobina , hemoglobina și clorofila ). Cu toate acestea, predispoziția este rezultatul unui set complex de factori care pot proteja alimentele sau le pot expune mai mult la această modificare.

Polifenoli

Fructele și legumele tăiate și expuse aerului sunt supuse unei decolorări (rumenire) cauzată de oxidarea enzimatică a polifenolilor .

Prezente în cantități limitate, dar nu neglijabile în alimentele de origine vegetală, polifenolii sunt supuși unui chimism care se reflectă în mod substanțial pe culoare și aromă.

Influențele asupra culorii se datorează rumenirii enzimatice [5] [6] , proces care duce la formarea de polimeri pigmentari, în general de culoare neagră sau maro. Procesul se desfășoară în mai multe etape, dintre care prima, catalizată de polifenol oxidaza endogenă, constă practic în oxidarea funcțiilor fenolice cu formarea chinonelor . Oxidarea este urmată de condensarea non-enzimatică a chinonelor, cu formarea de polimeri. Este o alterare cauzată în principal de traume care permit contactul polifenol oxidazei cu polifenoli. Este frecvent în multe fructe și legume care tind să se rumenească după tăiere (de exemplu, banane , mere , anghinare , cartofi etc.) și este unul dintre principalele fenomene de prevenit în prepararea conservelor de legume ( alimente congelate , sucuri de fructe , etc.) etc.).

În unele cazuri, rumenirea enzimatică moderată este în schimb un proces dorit în prepararea industrială a unor alimente sau alimente similare acestora, cum ar fi curmale , cidru , ceai , cacao și tutun [7] .

Influențele asupra aromei sunt mai complexe și conduc la formarea de compuși care stimulează percepția amărăciunii și picantului. Unul dintre cele mai cunoscute exemple este reprezentat de rolul polifenolilor din uleiul de măsline , care, cu gustul amar și percepția moderată a condimentării, contribuie la fructuozitate [8] [9] .

O transformare care implică o categorie de polifenoli, taninuri , este interacțiunea produselor lor de oxidare cu proteinele [10] , cu formarea complexelor de condensare responsabile de înnorarea în unele băuturi (de exemplu, bere , lichior de mirt ).

Cascadă

Anghinarea s-a deteriorat prin ofilire . Pierderea turgorului este prima modificare care apare rapid la legumele cu frunze care nu sunt protejate în mod adecvat.

Deși nu este direct afectată de transformările chimice, apa este adesea implicată în efectele fizice sau fizico-chimice induse de manipulări. Cele mai importante transformări pot fi urmărite în următoarele aspecte:

  • Variația activității apei în produs;
  • Variația interacțiunilor de suprafață dintre apă și alte componente.

Activitatea chimică a apei ( a w ) este un indice al „disponibilității” acesteia pentru procesele biologice, biochimice și chimice. Valoarea sa variază de la 0 (valoare teoretică în orice sistem care conține apă) la 1 (apă pură); cu cât este mai mare, cu atât alimentele sunt mai susceptibile la modificări care necesită un anumit conținut de apă.

Reducerea activității chimice a apei se obține cu diverse tratamente de conservare și implică practic o reducere a conținutului total de apă sau a conținutului de apă liberă. În general, este un fenomen dorit, în scopuri de conservare, deoarece are un efect bacteriostatic. Pe de altă parte, este o transformare negativă atunci când efectul principal este pierderea turgorului celular, așa cum se întâmplă în general pentru fructele și legumele destinate consumului proaspăt.

Succesul și stabilitatea emulsiei dintre apă și grăsimi sunt fundamentale pentru maioneză .

Interacțiunile de suprafață dintre apă și alte componente alimentare au implicații diferite de la produs la produs și, în multe cazuri, sunt de mare importanță pentru prelucrare. Apa se găsește în alimente sub diferite forme [11] [12] , dintre care cele mai importante pentru conservare sunt apa liberă și slab legată, în echilibru între ele. Dinamica, în sens pozitiv sau negativ, afectează doar aceste forme, deoarece celelalte privesc o fracțiune indisponibilă.

Dinamica apei libere este importantă în multe procese de prelucrare a alimentelor sau a maturării: în procesul de îmbătrânire ( carne proaspătă ), în purjarea cheagul ( brânză ), în baterea ( unt ), înfrământare ( ulei de măsline ), etc. . Pentru unele procese obiectivul este îndepărtarea unei părți a apei libere prin intermediul sistemelor mecanice induse sau spontane, pentru altele este ruperea emulsiei dintre apa legată și micelele, pentru altele este stabilizarea emulsii sau apă de retenție (de exemplu, maioneză , carne , sos de roșii ). În general, apa reziduală joacă un rol important în influențarea caracteristicilor organoleptice ale consistenței produsului final (de exemplu, carne, brânză).

Transformarea fizică

Vedere externă a unei fabrici de zahăr .

Transformarea fizică, înțeleasă ca o modificare artificială a comestibilității produsului agricol, are origini străvechi și a evoluat în paralel cu agricultura , făcând cele două activități complementare.

Scopurile acestor procese sunt variate: în unele cazuri este esențial ca produsul agricol să dobândească caracteristici de comestibilitate (de exemplu, produsele unor culturi de petrol și zahăr), în alte cazuri este util pentru îmbunătățirea prerogativelor sale ca aliment ( de exemplu, cereale ), în altele își propune să obțină alimente alternative la produsul agricol așa cum este (de exemplu vinificarea strugurilor , brânzeturile - fabricarea laptelui ).

Odată cu progresul tehnologic, evoluția gusturilor și a stilurilor de viață a adus în prim plan chiar și procesele de transformare neesențiale, care înlocuiesc manipulările efectuate în mod tradițional de către consumatorul final. Un exemplu este fabricarea pâinii : în trecut produsul agricol transformat era reprezentat de făină , folosită de familii pentru prepararea pâinii . Astăzi această utilizare a dispărut practic în societatea modernă și prepararea pâinii este lăsată aproape exclusiv la brutăriile artizanale sau industriale. Modificări similare, deși mai puțin drastice, au loc și pentru alte alimente, cu difuzarea din ce în ce mai mare a așa-numitelor produse semifabricate și a alimentelor gătite în prealabil.

Tratamente mecanice

Tratamentele mecanice sunt acele manipulări care nu intervin direct asupra componentelor chimico-nutritive, ci asupra proprietăților mecanice ale produselor, precum aspectul, consistența, forma etc. Mecanica este, de asemenea, diferite metode de fracționare, care duc la separarea produsului în două sau mai multe macro-componente. În unele cazuri, caracteristicile intrinseci ale produsului prelucrat sunt determinate de tratamentul în sine (de exemplu, măcinarea cerealelor ). În altele, proprietățile dobândite permit prelucrarea ulterioară (de exemplu, măcinarea semințelor uleioase). În ultimele cazuri, scopul tratamentului este posibilitatea de a efectua o prelucrare ulterioară sau de a crește randamentul de prelucrare.

Tratamentul mecanic unic sau un set de tratamente mecanice pot avea dubla conotație a procesării principale sau complementare. De exemplu, în producția de făină de cereale, manipularile mecanice reprezintă principala prelucrare, în timp ce în multe alte procese de prelucrare sunt procese de preparare complementare care au scopul de a îmbunătăți manipularea, depozitarea și extracția componentelor specifice. Tratamentele mecanice se modifică în funcție de caracteristicile intrinseci ale produsului brut și de cele ale produsului transformat. Sunt manipulări mecanice:

Concasor, utilizat în morile de ulei pentru presarea măslinelor .
  • Sortare: selectează produsele din diferite clase de mărime a boabelor , le separă de impurități și tipuri care nu îndeplinesc cerințele produsului. Operațiunile de spălare sunt, de asemenea, asimilate sortării, deoarece separă impuritățile de produs.
  • Decojire, scobire, carotare, decojire: separă produsul de tegumente externe, semințe , țesuturi interne atunci când acestea pot împiedica procesarea ulterioară sau pot modifica rezultatul. Scarificarea , care constă în abraziunea mecanică a tegumentelor, este, de asemenea, asimilată acestor manipulări.
  • Frammentazione: riduce il prodotto in frammenti di dimensioni minori. Le finalità sono intrinseche alla tipologia di prodotto trasformato, in altri sono complementari alle lavorazioni successive. La tipologia della frammentazione varia dalla triturazione alla frantumazione, al taglio in fette, cubetti, liste, ecc.
  • Macinazione o molitura: modifica la struttura e lo stato fisico del prodotto grezzo, trasformandolo in farina o in una pasta semifluida. Anche questa lavorazione può avere finalità differenti da caso a caso. Alla terminologia generica si sostituiscono talvolta termini specifici di determinati processi (es. frangitura per le olive, pigiatura per l'uva, ecc.).
Gramolatura della pasta d'olio finalizzata a "rompere" l'emulsione acqua-olio. Secondo le norme vigenti, gli oli vergini di oliva devono essere prodotti solo con processi meccanici.
  • Ventilazione. Ha lo scopo di separare i componenti solidi di prodotti frammentati o macinati in funzione della granulometria e del peso. Le finalità possono essere specifiche in qualche caso, ma in generale la ventilazione è un processo meccanico complementare ai trattamenti di raffinazione, quando fra le proprietà merceologiche del prodotto trasformato rientra anche il grado di finezza (es. farine).
  • Spremitura, torchiatura. Hanno lo scopo di separare i componenti solidi da quelli liquidi con l'impiego di sistemi basati sulla pressione e sul drenaggio .
  • Filtrazione, setacciatura, sgrondatura: sono lavorazioni concettualmente differenti ma che fondamentalmente si identificano in metodi di frazionamento che sfruttano la forza inerziale o la forza di gravità per separare componenti solidi da quelli liquidi oppure solidi di differente granulometria. Secondo i casi la separazione si esegue per caduta o trasporto idraulico o pneumatico in pressione, con l'impiego di dispositivi filtranti, vagli, crivelli.
  • Centrifugazione : è un altro metodo di frazionamento che sfrutta la differente reazione inerziale dei componenti alla forza centrifuga impressa da una rotazione.
  • Omogeneizzazione : utilizzata su latte e derivati, ma anche su altri prodotti come alimenti per la prima infanzia definiti appunto omogeneizzati , produce una forte riduzione delle particelle nelle emulsioni o nelle sospensioni con l'obiettivo di grande omogeneità e stabilità.

Ai trattamenti meccanici si può assimilare anche il complesso di operazioni che si posiziona all'inizio della filiera di trasformazione della carne e del pesce in strutture specifiche che, nella generalità dei casi, sono fisicamente separate dalle aziende di produzione. Tali operazioni contemplano la macellazione, il dissanguamento, la scuoiatura, la spennatura, l'eviscerazione, il taglio, ecc. Nei sistemi socioeconomici avanzati questi processi sono rigidamente regolamentati e sottoposti al controllo veterinario , per ragioni igienico-sanitarie ed etiche.

Trattamenti fisici

Alambicchi per la distillazione industriale, impiegati per la produzione del whisky .

Trattamenti fisici sono quelli che intervengono sullo stato fisico o strutturale dell'alimento (liquido, solido, colloidale), generalmente finalizzati a ridurre il tenore in acqua . Si tratta in genere di metodi di frazionamento che si prefiggono differenti scopi, congiunti o meno:

  • Scopi conservativi: la concentrazione aumenta la resistenza intrinseca all'alterazione biologica riducendo l' attività dell'acqua e, quindi, creando condizioni sfavorevoli allo sviluppo dei microrganismi o all'attività degli enzimi.
  • Scopi organizzativi ed economici: la concentrazione o l'essiccazione riducono notevolmente i costi di trasporto e stoccaggio e migliorano le condizioni per la gestione delle scorte, in particolare quando il prodotto trasformato è usato come ingrediente per la preparazione industriale di determinati alimenti, con il latte in polvere e le uova in polvere nell' industria dolciaria .
  • Scopi merceologici: la concentrazione può essere una caratteristica intrinseca voluta per il prodotto finale, come ad esempio nei nettari di frutta , dei concentrati di pomodoro , del latte concentrato .

A prescindere dagli scopi, i trattamenti fisici si basano fondamentalmente sull'allontanamento di un certo quantitativo d'acqua, ottenuto con l'impiego o meno del calore . I metodi applicati sono essenzialmente l' evaporazione a caldo, l' essiccazione , la liofilizzazione , la crioconcentrazione , l' osmosi inversa , la distillazione .

Trattamenti chimici

Magnifying glass icon mgx2.svg Lo stesso argomento in dettaglio: Additivi alimentari e Aroma .
Il sale è il più antico additivo chimico usato dall'uomo.

Trattamenti chimici sono quelli che intervengono sulla composizione chimica con l'aggiunta di specifiche sostanze che ne modificano la composizione, le proprietà nutritive, le caratteristiche organolettiche (sapore, colore, aroma, consistenza). Diversi trattamenti chimici hanno anche finalità principale o secondaria di conservazione, in tal caso sono detti genericamente conservanti e rientrano nelle categorie degli antimicrobici o degli antiossidanti . Effetto conservante secondario è attribuito anche ad alcuni additivi che intervengono principalmente sulle caratteristiche fisico-strutturali dell'alimento (ad esempio gli stabilizzanti e gli emulsionanti).

Le sostanze aggiunte ai prodotti agroalimentari sono denominate additivi . La norma fondamentale relativa agli additivi alimentari fa capo alla Direttiva CEE n. 107 del 1989 [13] . L'articolo 1, al comma 2, definisce come additivo alimentare qualsiasi sostanza normalmente non consumata come alimento, in quanto tale, e non utilizzata come ingrediente tipico degli alimenti, indipendentemente dal fatto di avere un valore nutritivo, che aggiunta intenzionalmente ai prodotti alimentari per un fine tecnologico, nelle fasi di produzione, trasformazione, preparazione, trattamento, imballaggio, trasporto o immagazzinamento degli alimenti, si possa ragionevolmente presumere diventi, essa stessa oi suoi derivati, un componente di tali alimenti, direttamente o indirettamente .

Le bevande del tipo cola sono colorate con il caramello (E150).

Gli additivi alimentari sono identificati da un codice alfanumerico che inizia con la lettera E seguita da un numero. La normativa individua specifiche categorie "artificiali" di additivi [14] in quanto raggruppa sostanze con azioni differenti in categorie eterogenee (es. acidificanti e antiossidanti) oppure definisce una sostanza in una singola categoria a prescindere dalle sue eventuali molteplici azioni. Sotto l'aspetto tecnico, la maggior parte degli additivi rientra nelle seguenti categorie [15] :

  • Coloranti . Agiscono sul colore dell'alimento e influiscono perciò su una proprietà organolettica.
  • Conservanti . Sono usati per migliorare la conservazione degli alimenti in quanto svolgono un'azione generale antimicrobica (microbicida o microbostatica).
  • Antiossidanti . Agiscono impedendo l'avvio dei principali processi di ossidazione chimica o biochimica, come l'irrancidimento e l'imbrunimento enzimatico.
  • Addensanti , stabilizzanti , gelificanti , emulsionanti . Agiscono sulle caratteristiche strutturali intrinseche e, in parte, sulle proprietà organolettiche (consistenza).
  • Antiagglomeranti . Stabilizzano gli alimenti in polvere o in altri formulati (es. compresse, pasticche, ecc.) impedendone l'aggregazione o la formazione di grumi.
Capsule di vaniglia in essiccazione . L'aroma di vaniglia si deve alla vanillina , una sostanza fenolica contenente una funzione aldeidica . La maggior parte della vanillina impiegata dall'industria dolciaria è però ottenuta per via sintetica da derivati del petrolio o dagli scarti delle cartiere [16] .
  • Regolatori di acidità . Agiscono come acidificanti in quanto abbassano il pH , influenzando la percezione dell'acido (agro). Secondariamente possono agire come conservanti, antiossidanti, ecc.
  • Aromatizzanti . Modificano o esaltano l'aroma dell'alimento. L'origine di un aroma, conferito artificialmente ad un alimento può essere varia: per aggiunta diretta di sostanze ottenute per via sintetica ( aromi artificiali ), di aromi naturali ottenuti per estrazione, di aromi naturali ottenuti per via sintetica, oppure per esposizione dell'alimento ad un processo che mediante trattamenti specifici genera l'aroma. Sotto l'aspetto legislativo, gli aromatizzanti non sono classificati fra gli additivi alimentari e la normativa vigente fa riferimento alla Direttiva CEE n. 388 del 1988 [17] . Fra gli aromatizzanti rientra anche l' aromatizzante di affumicatura , ossia il complesso di sostanze acquisite dall'esposizione dell'alimento al fumo ( affumicatura ). Non sono considerati aromi, invece, le sostanze che agiscono esclusivamente sulla percezione del dolce, del salato, dell'acido.
  • Dolcificanti . Esaltano la percezione del gusto del dolce.

Fra gli additivi alimentari vanno inseriti a rigore anche alcune sostanze chimiche di origine naturale utilizzate come conservanti e che agiscono secondariamente sulle proprietà organolettiche. Queste sostanze sono il cloruro di sodio , il saccarosio , l' olio , l' aceto e l' etanolo . Non sono classificate dalla normativa come additivi chimici, ma il loro impiego è soggetto a normative specifiche che variano da prodotto a prodotto (es. l'uso del cloruro di sodio nella produzione del pomodoro pelato , dello zucchero nella vinificazione , ecc.) e che in genere sono finalizzate a prevenire le adulterazioni .

Assimilabile ai trattamenti chimici è anche la torrefazione : pur essendo un trattamento fisico, la torrefazione modifica drasticamente la composizione chimico-nutritiva e le proprietà organolettiche del prodotto finale. La torrefazione è adottata ad esempio nella produzione della birra (torrefazione del malto ), del caffè , del cacao , della frutta secca .

Trattamenti biotecnologici

La coagulazione e la rottura della cagliata rappresentano il trattamento biotecnologico fondamentale per l'intero processo della caseificazione . Gli eventi e le condizioni che si verificano in questa fase indirizzano le successive fasi di spurgo, maturazione e stagionatura e sono alla base della differenziazione fra i vari tipi di formaggio.

Sono trattamenti biotecnologici quelle manipolazioni che comportano profonde trasformazioni biochimiche per mezzo di enzimi (endogeni o, più frequentemente, esogeni), microrganismi o, più raramente, organismi non microbici [18] . Si tratta di processi trasformativi che riguardano una vasta gamma di prodotti agricoli, alcuni consolidati da tradizioni millenarie.

Per alcuni prodotti la trasformazione biochimica e/o microbica può rappresentare il processo fondamentale, intorno al quale gravitano le lavorazioni complementari. È ad esempio il caso dei formaggi e dello yogurt , nell'industria lattiero-casearia, oppure delle bevande ottenute per fermentazione alcolica (es. il vino ) o acetica ( aceto ). Per altri prodotti, invece, la trasformazione industriale si basa per lo più su trattamenti meccanici, fisici o chimici, nei quali possono intervenire processi biologici complementari che rientrano nel complesso dei fenomeni connessi alla maturazione o alla stagionatura, come avviene ad esempio nella produzione degli insaccati , delle olive da mensa , del burro .

Per altri prodotti, ancora, la trasformazione biologica è secondaria ed ha il fine esclusivo di preparare il prodotto per la successiva lavorazione fondamentale, come nella lievitazione nella panificazione o la fermentazione alcolica nella produzione di alcuni liquori ottenuti per distillazione ( whisky , rhum , acquavite , ecc.).

Non mancano infine i processi nei quali le trasformazioni biotecnologiche sono un fenomeno del tutto secondario se non, addirittura, indesiderato o dannoso. Rientrano in questi casi la produzione del latte alimentare , dell' olio di oliva , degli oli vegetali in generale, dell'ortofrutta per il consumo diretto e della maggior parte di conserve alimentari (succhi e nettari di frutta, confetture, ecc.).

Un caso particolare di trasformazione biotecnologica è la frollatura delle carni fresche .

Conservazione

Magnifying glass icon mgx2.svg Lo stesso argomento in dettaglio: Conservazione degli alimenti .

Per conservazione si intende la trasformazione nel tempo di un alimento. Lo scopo è la prevenzione o il rallentamento dei processi di alterazione e differire la disponibilità del prodotto nel tempo (giorni, mesi, anni). Le tecniche di conservazione s'integrano con la trasformazione fisica e con il trasporto: nel primo caso hanno lo scopo di consentire lo svolgimento dei processi desiderati impedendo quelli indesiderati, oppure costituiscono al tempo stesso un trattamento di trasformazione e di conservazione; nel secondo caso hanno lo scopo di arrestare i processi di alterazione nell'intervallo di tempo necessario perché si svolgano gli spostamenti, lo stoccaggio e la commercializzazione.

Una tecnica è conservativa quando controlla o modifica uno o più parametri ambientali rendendoli sfavorevoli allo svolgimento di un processo di alterazione. L'efficacia è strettamente dipendente dal numero dei parametri controllati, dal ruolo che svolgono nel condizionare i processi di alterazione, nella suscettività dell'alimento all'alterazione. Una stessa tecnica può perciò rivelarsi efficace o meno secondo i contesti. In generale le tecniche di conservazione sono invasive e più o meno distruttive nei confronti dei componenti chimico-nutritivi e delle proprietà organolettiche, perciò possono essere più o meno adatte per ottenere un certo prodotto: ad esempio, la sterilizzazione, pur essendo uno dei metodi antimicrobici più efficaci, ha effetti distruttivi sulle caratteristiche chimiche, nutritive ed organolettiche degli alimenti freschi (frutta, verdura, carne, latte, ecc.), perciò si adotta solo per particolari tipologie di prodotto (cibi in scatola, latte a lunga conservazione) e, in suo luogo, si adottano tecniche meno efficaci ma che conservano meglio le caratteristiche originarie del prodotto fresco, come ad esempio la pastorizzazione e la refrigerazione. La combinazione di più tecniche può sfruttare effetti sinergici e migliorare notevolmente la conservazione di un alimento.

Fattori ambientali

Latte in polvere . L'attività dell'acqua ha valori troppo bassi per consentire lo sviluppo microbico.

I fattori ambientali costituiscono gli elementi su cui interviene una tecnica di conservazione, che li modifica al fine di sfavorire uno o più processi di alterazione.

L' umidità [11] [19] [20] del prodotto è indispensabile per lo sviluppo microbico e per lo svolgimento di molte reazioni. Il mezzo più favorevole è l'acqua libera e, entro certi limiti, l'acqua debolmente legata, perciò, più che l'umidità assoluta, ha importanza il tenore di acqua disponibile, misurato dall' attività dell'acqua ( a w ):

dove p a è la pressione di vapore dell'acqua nel sistema considerato (soluzione, alimento) e p 0 la pressione di vapore dell'acqua pura alla stessa temperatura. Questo parametro assume valori compresi fra 0 e 1. Nella maggior parte degli alimenti freschi, ricchi di acqua libera, l'attività ha valori prossimi a 1 [11] , favorevoli per la maggior parte delle alterazioni biochimiche o microbiche. Ai fini della conservazione, è accettabile un valore massimo di 0,65. Questa condizione è sfavorevole allo sviluppo dei germi patogeni e della maggior parte dei microrganismi, fatta eccezione per alcuni miceti ( muffe e lieviti osmofili).

La carica microbica totale aumenta sensibilmente mantenendo il latte alla temperatura ambiente. Il conferimento nei tradizionali bidoni è ancora tollerato solo per il latte destinato alla caseificazione .

La temperatura [21] rappresenta, con l'attività dell'acqua, il parametro più importante. Esiste una spiccata varietà di adattamenti dei microrganismi: ogni specie richiede una temperatura ottimale e un campo di tolleranza più o meno ampio, con condizioni progressivamente sfavorevoli all'allontanamento dall' optimum . Oltre certi valori, le temperature hanno azione microbicida o microbostatica. Poiché esistono specie adattate a differenti campi di variazione (microrganismi psicrofili , mesofili , termofili ), la temperatura ha un'azione selettiva sulla composizione della microflora. Lo sviluppo microbico, più o meno intenso, si svolge da minimi dell'ordine di -18 °C a massimi dell'ordine di 90 °C [22] , tuttavia l'azione della temperatura cambia secondo le condizioni di maggiore o minore sfavore determinate dagli altri fattori ambientali. Importante è anche il ruolo dei tempi di esposizione a determinate temperature. Le spore mostrano resistenze a temperature molto più alte rispetto a quelle citate, perciò le considerazioni fatte valgono per lo più per le forme vegetative.

La temperatura ha effetti anche sull'attività biochimica e sulla struttura di alcuni componenti chimico-nutritivi, in particolare gli enzimi , che possono essere sfavoriti da temperature anomale se non denaturati. In generale, comunque, la temperatura può interferire con l'integrità di alcuni composti organici (reazioni di Maillard, ossidazione dei grassi), alterare le proprietà organolettiche per evaporazione dei componenti volatili, alterare la consistenza modificando il rapporto fra acqua libera e acqua legata.

Per il loro tenore in acidi organici, i succhi di frutta hanno valori di pH inferiori a 4,5 e incompatibili con lo sviluppo dei batteri patogeni.

Il pH [23] condiziona l'attività enzimatica e lo sviluppo microbico. La maggior parte dei microrganismi ha un campo ottimale di acidità, che in genere è prossimo alla neutralità o si sposta verso valori più bassi. In generale i batteri sono neutrofili o leggermente acidofili, mentre lieviti e muffe hanno campi di adattamento più ampi. Sugli alimenti poco acidi hanno il sopravvento i batteri, per il loro potenziale riproduttivo più alto, mentre in ambiente acido prevalgono i lieviti e le muffe. Un valore notevole è il limite di pH 4,5, al di sotto del quale è inibito lo sviluppo di batteri patogeni. I prodotti di origine animale hanno valori di pH relativamente alti, fra 5 e 6,5. La maggior parte degli alimenti di origine vegetale ha valori di pH bassi, inferiori a 4-5. Ciò implica un diverso approccio sotto il punto di vista igienico-sanitario; i prodotti animali maggiormente suscettibili alle contaminazioni da parte dei patogeni, richiedono tecniche più energiche da quelle adottate per la maggior parte dei prodotti vegetali.

Il potenziale di ossidoriduzione ( Eh ) [24] esprime la capacità di un sistema di cedere elettroni ossidandosi. Il valore negativo esprime la tendenza di un sistema alla riduzione, il valore positivo la tendenza all'ossidazione. Gli alimenti di origine vegetale hanno, in generale, valori positivi del potenziale di ossidoriduzione, perciò sono facilmente soggetti a fenomeni di ossidazione chimica o enzimatica e allo sviluppo di microrganismi aerobi . Al contrario, le carni e altri prodotti di origine animale hanno in generale potenziali di ossidoriduzione bassi, favorevoli allo sviluppo di microrganismi anaerobi ; fra questi sono compresi diversi agenti patogeni, fra i quali i Clostridium .

Grazie alla loro naturale protezione, le uova si conservano a lungo anche a temperature ambiente non eccessivamente alte, purché il guscio sia integro e pulito.

Fra gli altri fattori ambientali che hanno riflessi, favorendo o sfavorendo lo sviluppo microbico o alcuni processi di alterazione chimica o biochimica, vanno segnalati:

  • la composizione chimica dell'alimento, in relazione al tenore in vitamine, minerali, nutrienti plastici o energetici, acqua, e all'eventuale presenza di sostanze antibiotiche o probiotiche (es. il lisozima dell'albume d'uovo);
  • la composizione chimica dell'aria, in relazione al tenore in ossigeno e vapore d'acqua; la luce, responsabile di processi di alterazione fotochimica;
  • i materiali usati come contenitori, in relazione alla loro attività o inerzia chimica (es. azione catalitica dei metalli).

Nel complesso, ogni alimento costituisce un substrato nel quale sono più o meno favoriti processi di alterazione chimica, biochimica e microbica: a titolo d'esempio, il latte e le carni fresche costituiscono dei substrati ideali per lo sviluppo di molti batteri, fra cui anche i più pericolosi patogeni per l'uomo; le uova, potenzialmente assimilabili al latte, hanno invece un sistema di difesa intrinseco che ne permette la conservazione a lungo se integre, pulite e mantenute a temperature moderatamente basse; frutta e ortaggi acquosi sono per lo più soggetti alterazioni endogene o fungine per cui si conservano tal quali per tempi moderatamente brevi con tecniche di conservazione blande; frutta secca, semi e granaglie, per il loro basso contenuto d'acqua, hanno condizioni intrinseche sfavorevoli allo sviluppo microbico e si conservano per tempi relativamente lunghi agendo per lo più moderatamente sulle condizioni di temperatura e illuminazione che possono attivare processi di alterazione chimica o biochimica.

Conservazione per disidratazione

Preparazione dello stoccafisso in Islanda . L'essiccazione è il metodo più antico adottato per la conservazione della carne e del pesce .

La disidratazione parziale o totale riduce l' attività dell'acqua fino a valori sfavorevoli alla crescita microbica. Rientrano in questa tipologia l' essiccazione , la liofilizzazione e diversi metodi di concentrazione ( concentrazione per evaporazione , crioconcentrazione , osmosi inversa ). L'essiccazione è una delle tecniche di conservazione più antiche, in quanto sfruttava fenomeni naturali. Oggi si adottano impianti più razionali che permettono un maggior controllo delle variabili ambientali e una forte riduzione dei tempi.

Questi metodi possono essere più o meno invasivi sulle proprietà degli alimenti ed avere effetto reversibile o meno. Ad esempio, l'essiccazione peggiora drasticamente e irreversibilmente la consistenza e la serbevolezza della carne, mentre la concentrazione per evaporazione provoca una perdita del gusto e dell'aroma. Più morbido è invece l'impatto sulle proprietà nutrizionali indotto dalla liofilizzazione, dalla crioconcentrazione e dall'osmosi inversa, tecniche concepite più di recente. L'essiccazione è ancora largamente impiegata nei processi di trasformazione intermedi per scopi estranei alla conservazione (es. riduzione dei costi di stoccaggio e trasporto), come ad esempio il latte in polvere e le uova in polvere .

Conservazione per trattamento termico

Il trattamento termico ha un'azione microbicida, abbattendo la carica microbica totale o quella patogena, e di inattivazione degli enzimi. Queste azioni si delineano in contesti differenti: l'abbattimento della carica microbica totale è l'obiettivo primario per i prodotti a lunga conservazione, ma ha effetti distruttivi sulle proprietà nutrizionali del prodotto; l'abbattimento della carica microbica patogena è l'obiettivo di tecniche più blande, tese a preservare, nei limiti del possibile, l'integrità del prodotto; l'inattivazione enzimatica è richiesta invece in alcuni processi complementari (es. scottatura degli ortaggi).

Ogni trattamento termico ha un duplice effetto: agisce riducendo la carica microbica, in generale con effetto microbicida [25] e alterando le proprietà chimico-nutritive, soprattutto a causa della denaturazione delle proteine e della reazione di Maillard . Di particolare importanza è il rapporto fra temperatura del trattamento e durata: in linea generale, l'effetto di una determinata temperatura è subordinato alla durata di esposizione, perciò, a parità di condizioni, un trattamento termico blando richiede tempi di esposizione più lunghi per ottenere lo stesso risultato. La risposta dei microrganismi e delle proteine a questo fenomeno è differente: i microrganismi risentono maggiormente del livello termico, mentre le proteine risentono maggiormente della durata di esposizione. Questo fa sì che i trattamenti termici, a temperature più alte, ma con tempi di esposizione più brevi, abbiano un effetto meno distruttivo sulle proprietà nutrizionali, di quelli blandi e prolungati. I trattamenti termici tradizionali, usati a scopo conservativo, sono la sterilizzazione , l' appertizzazione e la pastorizzazione . Alcune di queste hanno subito un'evoluzione con il progresso tecnologico e in generale sostituite da tecniche più efficaci e meno distruttive, soprattutto per la conservazione del latte, come la stassanizzazione (nota come pastorizzazione HTST, da High Temperature Short Time ) e la sterilizzazione UHT (da Ultra High Temperature ). Un trattamento termico preliminare è invece la scottatura , usata nella preparazione di molte conserve alimentari.

Conservazione per mezzo del freddo

La refrigerazione permette la conservazione degli alimenti deperibili da pochi giorni a qualche mese (se abbinata al sistema cryovac ).

L'impiego del freddo ha azioni differenti secondo la tecnica adottata. In generale qualsiasi metodo ha un'azione microbostatica: a differenza dei trattamenti termici, il freddo non uccide i microrganismi, bensì ne blocca la crescita. L'efficacia dell'azione microbostatica dipende naturalmente dalle esigenze termiche della specie microbica: quanto più bassa è la temperatura tanto meno favorevole è l'ambiente per la crescita microbica, fino ad oltrepassare la temperatura cardinale minima della specie di riferimento, sotto la quale la crescita si arresta.

L'uso di temperature più basse del punto crioscopico dell'alimento comporta il passaggio dell'acqua libera e dell'acqua debolmente legata dallo stato liquido a quello solido . In questo caso all'effetto microbostatico dell'abbassamento termico si aggiunge anche l'effetto della riduzione dell' attività dell'acqua .

I metodi di conservazione sono fondamentalmente di due tipi, riconducibili alla refrigerazione e alla congelazione , in base al rapporto fra temperatura di conservazione e punto crioscopico dell'alimento (quest'ultimo sempre inferiore a 0 °C). La refrigerazione propriamente detta non modifica gli altri parametri ambientali, tuttavia molte tecniche di refrigerazione sono accompagnate anche dal controllo della composizione dell'aria. In questi casi si parla di refrigerazione in atmosfera controllata e refrigerazione in atmosfera modificata secondo la tipologia.

La congelazione implica l'abbassamento della temperatura in modo da provocare il passaggio dell'acqua libera allo stato solido ( ghiaccio ). In base alle temperature adottate e ai tempi impiegati per ottenere la congelazione si distinguono tre tipologie: congelazione lenta, rapida e ultrarapida. La prima è la congelazione propriamente detta e si applica per produrre alimenti detti congelati . La rapida e l'ultrarapida rientrano invece nella tecnica della surgelazione e si applica per la produzione dei cosiddetti surgelati .

Una tecnica particolare, detta prerefrigerazione , non è un vero e proprio metodo di conservazione, bensì un trattamento rapido refrigerante che ha lo scopo di arrestare repentinamente i processi respiratori nella frutta e negli ortaggi conferiti alla centrale ortofrutticola .

Conservazione con metodi chimici

A differenza dello stoccafisso , il baccalà è conservato per salagione.

La conservazione con metodi chimici consiste nell'aggiunta all'alimento di sostanze che modificano le caratteristiche intrinseche dell'alimento sfavorendo la crescita microbica o l'avvio di reazioni biochimiche. Rientrano in questa tipologia di conservazione l'aggiunta di additivi alimentari , di cui si è parlato in precedenza, ad azione antimicrobica ( anidride solforosa , acido sorbico , acido benzoico , ecc.) o antiossidante ( acido ascorbico , tocoferoli , ecc.).

I metodi chimici tradizionali, alcuni applicati da tempi remoti, consistono però nell'uso di sostanze di origine naturale (conservanti naturali), soggetto a regolamentazioni differenti rispetto all'uso degli additivi alimentari. L'uso dei conservanti naturali è al tempo stesso una tecnica di conservazione e di trasformazione fisica, in quanto modifica sensibilmente le proprietà organolettiche dell'alimento. Più che additivi sono perciò considerati veri e propri ingredienti del processo trasformativo:

L'alta concentrazione in zucchero delle marmellate permette di conservarle per lungo tempo alla temperatura ambiente se le confezioni sono chiuse ermeticamente subito dopo una pastorizzazione.
  • Salagione . Consiste nell'uso del NaCl (salagione a secco) o di soluzioni saline ( salamoie ). L'azione del sale è complessa, ma prevalentemente si manifesta con l'abbassamento dell' attività dell'acqua . È una pratica antichissima, largamente impiegata per la preparazione di derivati della carne e del pesce, formaggi, prodotti vegetali, ecc.
  • Aggiunta di zucchero . Il saccarosio è l'ingrediente tradizionale usato, a scopi anche conservativi, nella preparazione di marmellate e canditi . L'azione dello zucchero si esercita sull'abbassamento dell'attività dell'acqua ma, per l'elevato peso molecolare , si svolge a concentrazioni piuttosto alte (60-70%). Maggiore efficacia si ha con l'impiego del glucosio per la preparazione degli sciroppi , con concentrazioni dell'ordine del 40%.
  • Conservazione sotto alcol . L' etanolo ha un'azione microbicida (escluse le spore), ma tale azione si svolge in modo efficace ad alte concentrazioni. Per tale ragione questo metodo ha una scarsa applicazione, limitata solo alle conserve di frutta tradizionalmente denominate sotto spirito .
L'affumicamento è una delle poche tecniche di conservazione in cui l'alterazione delle proprietà organolettiche originarie rappresenta un miglioramento perché è gradita dal consumatore.
  • Conservazione sott'olio . L' olio non è un vero e proprio antimicrobico ed è, anzi, soggetto a sua volta ad alterazioni. Questo conservante è usato per la preparazione dei sottoli e agisce isolando l'alimento dall'aria e ostacolando perciò la crescita dei microrganismi aerobi . Non ha invece alcuna azione sui clostridi e gli altri anaerobi. L'azione conservativa dell'olio è perciò piuttosto blanda e si combina sempre con altri metodi.
  • Conservazione sott'aceto . L' aceto è un vero e proprio conservante che agisce sia con un'azione microbicida diretta sia abbassando il pH a valori incompatibili con la crescita microbica. È usato per la preparazione dei sottaceti , per lo più ortaggi, talvolta con l'impiego di altri aromi o dello zucchero (preparazione in agrodolce ).
  • Affumicamento . È una tecnica di origini antiche, che combina l'effetto particolare di miglioramento delle proprietà organolettiche con l'azione antimicrobica del fumo . Il trattamento consiste nell'esposizione del prodotto ai fumi emanati da un generatore. L'azione conservativa è complessa e si concretizza con un abbassamento dell'attività dell'acqua, con un trattamento termico blando, equivalente ad una pastorizzazione , e con l'ingresso di composti ad azione conservante, fra cui la formaldeide (antimicrobico) e alcuni polifenoli (antiossidante). L'azione conservante è tuttavia più complessa e strettamente legata alle condizioni ambientali che si verificano nel corso del trattamento.

Conservazione con metodi radioattivi

Le radiazioni ad alta frequenza hanno un'azione microbicida che si esercita con interferenze dirette sul chimismo degli acidi nucleici . Tale azione si manifesta, con efficacia crescente, con la radiazione ultravioletta (UV) e con le radiazioni ionizzanti .

I raggi UV hanno impieghi limitati per quanto riguarda sia il settore di applicazione sia il Paese, in funzione delle specifiche normative. Più complessa è la posizione delle radiazioni ionizzanti, sull'uso delle quali ci sono controversie a causa di un presunto rischio nei confronti dei consumatori [26] . In Italia la normativa vigente fa capo al DL n. 94 del 2001 , che recepisce le Direttive UE n. 2 e 3 del 1999 [27] . In ambito comunitario è ammesso il trattamento di vari alimenti, fra cui bulbi, tuberi, pollame , cosce di rana , spezie, condimenti. In Italia l'unico impianto autorizzato è a San Benedetto dei Marsi , impiegato per l'irradiamento antigermogliativo di patate , cipolle e aglio [26] , e in tutta l' Europa sono autorizzati circa 15 impianti [27] .

Conservazione con metodi biologici

La fermentazione lattica interviene nella maturazione di vari salumi.

Le fermentazioni sono in genere una trasformazione fisica finalizzata a conferire determinate proprietà nutritive, tuttavia hanno anche uno scopo conservativo quando la modifica dell'ambiente intrinseco (composizione e proprietà fisico-chimiche dell'alimento) è sfavorevole allo sviluppo di altri microrganismi. Sotto questo aspetto la fermentazione è dunque un'alterazione controllata che sottrae l'alimento ad un'alterazione non desiderata. L'uso delle fermentazioni per la conservazione degli alimenti è antichissimo e le testimonianze risalgono a ben 4500 anni fa [28] .

L'azione conservativa delle fermentazioni si identifica con l'abbassamento del pH causato dalle fermentazioni lattiche , al quale si accompagnano spesso altri effetti antimicrobici complementari (riduzione dell' attività dell'acqua , sviluppo di sostanze ad azione antimicrobica).

Queste fermentazioni agiscono spesso in abbinamento con altri metodi di conservazione: è il caso, ad esempio, delle olive al naturale, conservate in salamoia, di diversi salumi, dei cetrioli e dei crauti, ecc.

Conservazione sotto vuoto

La conservazione sotto vuoto potenzia l'azione microbostatica della refrigerazione.

La conservazione sotto vuoto agisce riducendo la disponibilità di ossigeno , impedendo perciò lo sviluppo di microrganismi aerobi . Essendo insufficiente a proteggere l'alimento, è impiegato come metodo complementare, soprattutto per la refrigerazione , con la tecnica denominata cryovac .

Questa tecnica consiste nel confezionare il prodotto con pellicole plastiche termoretraibili, che aderendo strettamente al prodotto impediscono il contatto con l'aria e permettono di prolungare nel tempo l'efficacia della refrigerazione. Questo sistema permette di commercializzare alimenti in porzioni preconfezionate pronte per l'uso, come ad esempio i formaggi oi salumi affettati. Si è perciò largamente diffusa soprattutto con l'avvento della grande distribuzione in quanto semplifica l'organizzazione della vendita dei prodotti tradizionalmente venduti "al banco".

Uno sfruttamento della depressione si ha anche nell' appertizzazione : il confezionamento del prodotto si esegue a caldo, dopo di che la confezione è chiusa ermeticamente. Dopo la sterilizzazione, il raffreddamento della confezione provoca una riduzione del volume interno con una pressione negativa dell'ordine di 60-80 KPa [29] . L'effetto della depressione si manifesta con la tipica superficie concava del tappo che presentano molte confezioni in barattolo.

Commercializzazione

Magnifying glass icon mgx2.svg Lo stesso argomento in dettaglio: Distribuzione commerciale e Trasporto .

La commercializzazione è la terza componente che identifica la trasformazione di un prodotto agricolo. La distribuzione commerciale coinvolge differenti aspetti, alcuni di carattere strettamente tecnico, altri di carattere economico. Il valore aggiunto è dato dalla disponibilità del prodotto agroalimentare in un luogo distante dai punti in cui hanno avuto luogo la raccolta del prodotto ei vari processi di trasformazione fisica e conservativa. In questa trasformazione entrano in gioco varie manipolazioni.

Il confezionamento è un insieme di manipolazioni che hanno lo scopo di rendere presentabile e gestibile l'alimento dal momento in cui esce dall'industria di trasformazione fino al banco di vendita o al punto di ristoro. La natura del confezionamento varia da prodotto a prodotto ed è in genere soggetta a specifiche norme di attuazione finalizzate a garantire standard qualitativi e igienico-sanitari. Aspetti d'interesse normativo riguardano l' etichettatura , finalizzata a fornire varie informazioni a tutela del consumatore (luogo e data di produzione, scadenza, tracciabilità delle materie prime, classificazione merceologica, ecc.).

L'installazione degli impianti frigoriferi nei mezzi di trasporto integra a tutti gli effetti il sistema dei trasporti nella tecnica conserviera.

Il trasporto è trasferimento di massa del prodotto agricolo dal luogo di produzione ai centri di trasformazione e da questi ai vari siti di commercializzazione intermedi (ingrosso) e finali (dettaglio). Le tematiche relative a questo settore sono di carattere più ampio e solo in parte hanno una particolare specificità nel caso dei prodotti agroalimentari. L'aspetto di fondamentale importanza è l'integrazione del sistema di trasporto con le tecniche di conservazione, in particolare con gli alimenti che devono il loro stato di conservazione all'azione del freddo. In questo caso il trasporto è soggetto alla cosiddetta catena del freddo , sistema strutturale integrato che garantisce il mantenimento costante e senza soluzione di continuità delle temperature di conservazione dalla produzione alla vendita al dettaglio per merci altamente deperibili come latte , carne , pesce e surgelati . La catena del freddo è utilizzata largamente anche per il trasporto di merci deperibili di cui è richiesta la refrigerazione per mantenere l'integrità della freschezza e della serbevolezza come l'ortofrutta destinata al consumo diretto.

Il Parmigiano-Reggiano è un vero e proprio alimento griffato .

Lo stoccaggio è la fase di stazionamento del prodotto nelle strutture di commercializzazione all'ingrosso e al dettaglio. Le dimensioni e le tipologie dei magazzini cambiano secondo il tipo di struttura, la natura dei prodotti, la dimensione del canale di commercializzazione. Particolari impianti sono necessari per gli alimenti deperibili e il mantenimento delle temperature di conservazione.

Il marketing e la promozione sono attività strettamente connesse alla commercializzazione e che hanno lo scopo di determinare le condizioni di incontro fra i bisogni dei consumatori e l'offerta del prodotto trasformato. Questo comparto della trasformazione agroalimentare ha assunto un ruolo preponderante nelle economie di mercato , arrivando talvolta a creare un valore aggiunto di proporzioni ragguardevoli oa modificare l' elasticità della domanda . Un esempio di prodotto "griffato" è il Parmigiano-Reggiano , il cui valore non si deve solo alla qualità riconosciuta in tutti i formaggi grana : grana prodotti in altri Paesi lo imitano usando anche denominazioni riconosciute come fraudolente dalla stessa Corte di Giustizia europea [30] .

Strutture e soggetti

Magnifying glass icon mgx2.svg Lo stesso argomento in dettaglio: Filiera .
Enologia come attività agricola...

Per la sua eterogeneità e complessità il comparto agroalimentare abbraccia ben tre settori economici: il primario ( agricoltura , pesca , allevamento ), il secondario ( industria ), il terziario ( commercio , trasporto , marketing , ecc.).

L'organizzazione dell'intero processo produttivo, dalla realizzazione del prodotto grezzo alla vendita del prodotto finito, si articola spesso in una concatenazione più o meno coordinata di strutture produttive, che nel complesso prende il nome di filiera . Fenomeni economici fondamentali, per la caratterizzazione e la razionalizzazione delle filiere, sono l'integrazione orizzontale e l'integrazione verticale. Si parla di integrazione verticale quando un unico soggetto, fisico o giuridico, si occupa di due o più fasi della filiera. Si parla di integrazione orizzontale quando invece un unico soggetto assume il controllo predominante di una o più fasi della filiera. Esempi di integrazione verticale sono ad esempio le cantine ei caseifici aziendali o sociali; esempi di integrazione orizzontale sono le cooperative ei consorzi di produttori, di commercianti, di consumatori, la grande distribuzione , ecc.

... e come attività industriale.

Le finalità dei processi di integrazione sono molteplici, ma in sostanza mirano ad una razionalizzazione dei mercati (alla produzione, intermedi, finali). Il valore aggiunto complessivo creato dalla trasformazione agroalimentare ( margine di trasformazione ) assume proporzioni sempre più grandi rispetto al valore intrinseco del prodotto grezzo, talvolta eccessive quando sull'intera filiera interferiscono anomalie strutturali di mercato e fenomeni di elasticità dell'offerta e della domanda che mettono in una posizione di svantaggio determinate categorie di soggetti. Queste anomalie si verificano, in particolare, quando in uno o più mercati si verifica l'incontro di un sistema di monopolio o oligopolio da un lato e di polverizzazione dall'altro, aggravato dalle caratteristiche intrinseche del prodotto, quali la stagionalità e la deperibilità, e dalle inefficienze delle strutture di distribuzione (trasporti, mercati intermedi, ecc.).

Caseificazione rustica...

Tradizionalmente, in Italia , le industrie di trasformazione sono state classificate in due grandi settori, uno prevalentemente agrario, l'altro industriale. Ciò ha portato alla separazione concettuale della cosiddetta industria agraria dall'industria alimentare. La prima presenta prerogative in cui hanno una forte influenza i processi produttivi agricoli e zootecnici. Le trasformazioni erano spesso attuate nella stessa azienda agraria oppure in aziende a gestione collettiva ( opifici sociali ). La seconda presenta prerogative in cui ha una forte influenza il processo di trasformazione, svincolando completamente il prodotto finale da quello grezzo. Nella prima categoria rientravano, a tutti gli effetti, le attività di trasformazione associate a tre prodotti tradizionali dell'azienda agricola italiana: il caseificio per il latte, la cantina per l'uva da vino, l' oleificio per le olive. Nella seconda categoria rientravano invece le attività di trasformazione che richiedevano l'impiego di impianti di una certa complessità e che hanno concentrato il processo di trasformazione nel settore prettamente industriale.

... e industriale.

Industrie alimentari tipiche della tradizione italiana erano l' industria molitoria per i cereali, l' industria conserviera per la conservazione a lungo termine dei prodotti deperibili ( pomodoro , frutta , carne in scatola, ecc.), l' industria dolciaria , collocata a valle di altre industrie di trasformazione, lo zuccherificio per l'estrazione dello zucchero dalla barbabietola , ecc.). Una posizione particolare avevano i macelli e le centrali ortofrutticole strutture di trasformazione a connotazione fortemente commerciale.

Attualmente la complessità delle filiere, i processi di integrazione, la forte differenziazione dei prodotti rispetto a quelli tradizionali, l'evoluzione degli impianti, l'evoluzione della normativa, sono fattori che rendono anacronistica la distinzione fra industria alimentare e industria agraria e, spesso, la stessa distinzione fra il settore agricolo e gli altri settori, a causa della compenetrazione dei soggetti nei vari settori. Le demarcazioni meno nette portano pertanto all'evoluzione dei concetti di industria agroalimentare e di settore agroalimentare, integrando tutti i processi produttivi che portano alla formazione del prodotto alimentare trasformato.

Tutela del consumatore

Il casu marzu , inserito all'interno della banca dati dei Prodotti agroalimentari tradizionali italiani del Ministero delle politiche agricole, alimentari e forestali e impropriamente detto "formaggio marcio", in Sardegna attira anche un mercato di nicchia ma del tutto abusivo, in quanto non rispetta gli attuali standard igienico-sanitari previsti per il settore lattiero-caseario.

A tutela del consumatore, la legislazione definisce degli standard, relativi alla trasformazione, che hanno lo scopo di prevenire danni alla salute dei consumatori e frodi e, nel contempo, garantire una maggiore qualità della produzione.

I danni alla salute possono provenire da errate o carenti tecniche di trasformazione, da condizioni operative carenti sotto l'aspetto igienico-sanitario, dall'aggiunta di sostanze nocive. Il legislatore garantisce che questi rischi siano ridotti al minimo definendo parametri restrittivi, regolamentando l'esercizio delle attività di trasformazione, combattendo l'abusivismo, attivando sistemi di controllo attraverso le autorità sanitarie. La normativa in tal senso è in continua evoluzione verso standard sempre più rigorosi. Fra le innovazioni di maggior rilievo nel settore agroalimentare va citata l'introduzione in Europa dell' HACCP negli anni novanta , un sistema di autocontrollo del processo produttivo esteso a tutte le fasi, al fine di prevenire l'insorgenza di rischi igienici e sanitari.

Le frode alimentare è una qualsiasi adulterazione, a carico di un alimento, che nasconde un processo eseguito in contrasto con le norme. Esempi classici di frodi alimentari sono il taglio di grassi vegetali con olio vergine d'oliva ricco di fruttato allo scopo di venderlo come olio extra vergine di oliva, l'impiego dello zucchero per aumentare il grado zuccherino dell' uva , l'aggiunta di additivi finalizzata a mascherare difetti organolettici, l'indicazione di provenienze geografiche differenti, ecc.

L'olio di oliva, uno dei prodotti agroindustriali più esposti alle adulterazioni.

Ogni prodotto è potenzialmente esposto alle adulterazioni e il rischio che queste si verifichino è tanto maggiore quanto più alto è il costo di produzione di un alimento e il suo valore di mercato. Per questo motivo le frodi hanno tradizionalmente interessato gli alimenti "nobili", come i vini di pregio, l'olio d'oliva, alcuni formaggi , ecc. Va precisato che non necessariamente la frode comporta un danno alla salute del consumatore e talvolta una stessa tecnica è considerata frode da legislazioni differenti. In tal senso contribuisce molto l'intento del legislatore nel garantire la genuinità di un processo di trasformazione. Ad esempio, l'aggiunta di zucchero al mosto , è una frode in gran parte dell' Europa , ma è ammessa per i vini del Reno .

Il controllo della qualità è un aspetto che assume un interesse progressivamente maggiore nelle economie avanzate. Il valore intrinseco di un alimento è incrementato notevolmente da un insieme di requisiti di qualità che riscuotono un particolare favore verso i consumatori. Queste caratteristiche sono spesso il risultato di un processo produttivo regolamentato da un disciplinare di produzione e che interagisce con un contesto ambientale e geografico particolare e, in molti casi, possono fregiarsi di una particolare identificazione rappresentata da un marchio o da denominazioni specifiche tutelate ( DOP , DOC , IGT , ecc.).

Note

  1. ^ Salvadori del Prato. Op. cit. , pp. 78-79.
  2. ^ Con intensità differenti, le reazioni di Maillard possono essere indotte anche dalla luce o da altri fattori fisici o chimici.
  3. ^ Cappelli, Vannucchi. Op. cit. , p. 428
  4. ^ Salvadori del Prato. Op. cit. , pp. 257-261.
  5. ^ Cheftel & Cheftel. Op. cit. Volume I, pp. 355-365.
  6. ^ Maurice R. Marshall, Jeongmok Kim; Cheng-I Wei, Enzymatic Browning in Fruits, Vegetables and Seafoods , su fao.org , FAO, 2000. URL consultato il 4 marzo 2008 (archiviato dall' url originale il 4 marzo 2008) .
  7. ^ Cheftel & Cheftel. Op. cit. Volume I, p. 356.
  8. ^ M. Contini, G. Anelli, I fattori che durante la lavorazione favoriscono l'arricchimento di composti biologicamente attivi nell'olio ( DOC ), su Il tempo dell'olio. Relazioni 2005 , p. 2. URL consultato l'8 febbraio 2008 (archiviato dall' url originale il 21 febbraio 2007) .
  9. ^ Giovanni Bandino, et al., Olio da olive: percorso qualità , Cagliari, Consorzio Interprovinciale per la Frutticoltura Cagliari - Oristano - Nuoro, 2003, p. 109, ISBN 88-900601-3-1 .
  10. ^ Cheftel & Cheftel. Op. cit. Volume I, p. 359.
  11. ^ a b c Cappelli, Vannucchi. Op. cit. , pp. 4-5.
  12. ^ Cheftel & Cheftel. Op. cit. Volume I, pp. 12-14.
  13. ^ Direttiva 89/107/CEE del Consiglio del 21 dicembre 1988 per il ravvicinamento delle legislazioni degli Stati Membri concernenti gli additivi autorizzati nei prodotti alimentari destinati al consumo umano , su EUR-Lex. L'accesso al diritto dell'Unione Europea . URL consultato il 21 febbraio 2008 .
  14. ^ Vedi Additivi alimentari .
  15. ^ Cappelli, Vannucchi. Op. cit. , pp. 209-226.
  16. ^ Martin B. Hocking, Vanillin: Synthetic Flavoring from Spent Sulfite Liquor , in Journal of Chemical Education , vol. 74, n. 9, 1977, p. 1055.
  17. ^ Direttiva 88/388/CEE del Consiglio del 22 giugno 1988 sul ravvicinamento delle legislazioni degli Stati Membri nel settore degli aromi destinati ad essere impiegati nei prodotti alimentari e nei materiali di base per la loro preparazione , su EUR-Lex. L'accesso al diritto dell'Unione Europea . URL consultato il 21 febbraio 2008 .
  18. ^ Ad esempio, il casu marzu è una crema di formaggio ottenuta in Sardegna esponendo il pecorino alla decomposizione da parte delle larve della Mosca del formaggio ( Piophila casei ).
  19. ^ Tiecco. Op. cit. , pp. 27-37.
  20. ^ Cheftel & Cheftel. Op. cit. Volume I, pp. 6-30
  21. ^ Tiecco. Op. cit. , pp. 41-53.
  22. ^ Tiecco. Op. cit. , p. 41.
  23. ^ Tiecco. Op. cit. , pp. 38-40.
  24. ^ Tiecco. Op. cit. , pp. 37-38.
  25. ^ Possono sfuggire al trattamento termico, secondo le condizioni operative, i termofili e gli sporigeni.
  26. ^ a b Cappelli, Vannucchi. Op. cit. , p. 321.
  27. ^ a b Concetta Boniglia, Sandro Onori; Orazio Sapora, Il trattamento di prodotti alimentari con radiazioni ionizzanti ( PDF ), in Notiziario dell'Istituto Superiore della Sanità , vol. 16, n. 9, 2003, pp. 3-9, ISSN 0394-9303 ( WC · ACNP ) .
  28. ^ Tiecco. Op. cit. , p. 133.
  29. ^ Cappelli, Vannucchi. Op. cit. , p. 263.
  30. ^ Sentenza della Corte di Giustizia delle Comunità europee in merito al caso "Parmesan" , su politicheagricole.it , Ministero delle politiche agricole alimentari e forestali. URL consultato il 5 marzo 2008 (archiviato dall' url originale il 14 novembre 2008) .

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