Conservazione per concentrazione
Concentrazione: metodo di conservazione degli alimenti
La concentrazione viene effettuata generalmente su alimenti liquidi o comunque con elevato contenuto idrico per ridurne il volume ed il peso in modo da contenere gli oneri di trasporto.
L'azione conservante di tale metodo è piuttosto limitata e sempre comunque associata ad altri trattamenti (pastorizzazione, congelamento, aggiunta di sostanze chimiche, etc.): difatti se l'attività dell'acqua viene ridotta così da favorire la conservazione dell'alimento, il contenuto idrico (60-70% di acqua contro una concentrazione di soluti del 30-40%) rimane ancora troppo elevato per poter considerare stabile il prodotto. In campo industriale vengono utilizzate diverse tecniche a seconda della tipologia di alimento per ottenere prodotti concentrati con caratteristiche nutritive e organolettiche il più possibile inalterati:concentrazione per evaporazione, crioconcentrazione, concentrazione mediante processi a membrana.
Concentrazione per evaporazione
È la tecnica più utilizzata per la produzione di alimenti concentrati ed anche la prima utilizzata dall'uomo: costituiscono infatti esempi di concentrazione per evaporazione la stagionatura di insaccati e formaggi e qualunque preparazione domestica che preveda il riscaldamento di un alimento o la sua asciugatura in ambiente ventilato.
Essa, grazie al trattamento dell'alimento con temperature vicine al punto di ebollizione dell'alimento, consente di ottenere alimenti con concentrazione di soluti anche superiori al 30% senza modifiche sostanziali delle caratteristiche nutritive e organolettiche: si cerca di mantenere la temperatura del trattamento sempre al di sotto della temperatura massima cui il prodotto possa subire alterazioni irreversibili mediante ottimizzazione del riscaldamento (controllando la viscosità del prodotto e la formazione di schiume che potrebbero ostacolare la diffusione del calore e l'allontanamento del vapore) ed eventualmente il controllo della pressione (in condizioni di vuoto parziale la temperatura di ebollizione dell'alimento si abbassa permettendo di ottenere forte vaporizzazione anche a temperature relativamente basse); particolare attenzione va posta nel caso di alimenti termolabili (succhi di frutta, latte, bevande alcoliche, etc.) che possono risentire negativamente dell'innalzamento della temperatura.
L'evaporazione è, insieme all'ebollizione (o evaporazione violenta), una forma di vaporizzazione ossia di passaggio dallo stato liquido a quello aeriforme di una sostanza, nel nostro caso l'acqua.
L'evaporazione interessa solo gli strati superficiali del liquido e avviene in maniera regolare ed ordinata: alcune molecole superficiali della sostanza, pur attratte verso l'interno per le forze di coesione, possono, per motivi di agitazione molecolare interna al liquido e/o tra liquido e aria, raggiungere un'energia cinetica sufficiente a vincere tali forze e possono sfuggire dalla massa liquida trasformandosi in vapore; l'evaporazione può avvenire a qualsiasi temperatura, ma l'entità del fenomeno ovviamente dipende dalla temperatura stessa, dall'umidità relativa dell'ambiente circostante, dalla pressione atmosferica: in particolare l'evaporazione aumenta con l'aumentare della temperatura e diminuisce con l'aumentare della umidità relativa e della pressione atmosferica.
I processi classici di evaporazione possono essere:
- diretti: il riscaldamento avviene per irraggiamento solare (metodi naturali) o dovuto al surriscaldamento di una resistenza elettrica accoppiata al sottovuoto (metodi industriali)
- indiretti: i più diffusi, avvengono per mezzo di scambiatori di calore
Crioconcentrazione
In questo caso l'acqua viene allontanata dalla soluzione (anche qui si tratta di alimenti liquidi) previa trasformazione in ghiaccio. In tal modo possono essere evitati i danni che con il metodo per evaporazione possono verificarsi su alimenti termolabili quali succhi di frutta, latte, vino, etc. Si ottengono così concentrazioni fino al 60% di soluti.
La cristallizzazione dell'acqua viene ottenuta trattando l'alimento con temperature intorno ai –3 ÷ -7 °C. Al contrario di quanto avviene nel congelamento (teso a preservare la consistenza degli alimenti solidi) qui si favorisce l'accrescimento dei cristalli di ghiaccio rispetto alla nucleazione (si tratta comunque di alimenti fluidi con pochi problemi di consistenza): i cristalli devono essere il più possibile grossi (superficie specifica, ossia superficie per unità di volume, limitata) e rotondi. In questo modo infatti è minore la quantità complessiva di soluzione (alimento) aderente alle pareti dei cristalli che può essere persa rimovendo il ghiaccio ed il successivo lavaggio dei cristalli risulta più efficiente: le perdite di sostanza secca con questo processo sono inferiori a 100 p.p.m.
Tra i prodotti generalmente sottoposti a questo tipo di concentrazione troviamo: estratti di caffè, tè ed aromi (prima dell'essiccazione per produzione polveri istantanee): ottima ritenzione dell'aroma; birra: ottima soluzione al problema del trasporto a lunga distanza vista la riduzione del volume a ¼ senza perdite organolettiche; succhi di frutta: soprattutto di agrumi, nessun danno termico e migliore ritenzione vitaminica; aceto; latte; vino: data la complessità del prodotto e le particolari caratteristiche organolettiche, questa è l'unica forma di concentrazione attuabile su questo tipo di prodotto.
Concentrazione tramite processi a membrana
Tali metodi consentono una parziale separazione dell'acqua dai soluti caratterizzanti l'alimento mediante il passaggio dell'alimento attraverso membrane naturali o artificiali. Si ottengono concentrazioni fino al 50% in soluto. Il grande vantaggio sta nel fatto che il processo può avvenire anche a temperatura ambiente evitando gli inconvenienti dei trattamenti termici.
Può essere definita membrana qualsiasi struttura di spessore molto ridotto che separa due fasi omogenee fluide (il solvente puro da una sua soluzione o due soluzioni dello stesso solvente a diverse concentrazioni) e risulta chimicamente e fisicamente distinta da queste.
Nel processo di "osmosi diretta" l'industria conserviera sfrutta il fenomeno naturale dell'osmosi per concentrare una soluzione diluita, l'alimento ed in particolare frutta (interi o tagliati a fette o cubetti), mettendola a contatto con una soluzione a maggiore concentrazione, appositamente preparata (generalmente a base di saccarosio), eventualmente riscaldata, per mezzo di membrane semipermeabili. Tali membrane non sono altro che le membrane delle cellule che costituiscono la superficie dell'alimento stesso.
L'alimento a fettine, cubetti o intera (ciliegie, prugne, albicocche) viene immerso per 12-15 h in soluzioni ipertoniche di saccarosio al 65-70% o in sciroppi zuccherini (per evitare imbrunimenti spesso si aggiunge anche acido ascorbico).
Un inconveniente che si verifica è quello dell'aumento di sapore dolce a causa dell'assorbimento di zuccheri presenti nel bagno. Ciò, se per la frutta può essere gradevole, per gli ortaggi è difficilmente tollerabile. Si può ovviare con un leggero lavaggio e/o con l'aggiunta di NaCl (che tra l'altro contribuisce ad aumentare la pressione osmotica e a ridurre l'imbrunimento).
In realtà l'osmosi diretta, più che una semplice concentrazione, costituisce una vera e propria trasformazione alimentare: insieme all'acqua fuoriescono dall'alimento anche altre sostanze solubili quali zuccheri semplici, sali minerali, vitamine idrosolubili, etc. mentre il saccarosio viene assorbito dall'alimento modificandone aroma, consistenza e resistenza ai processi degradativi. In ogni caso non si tratta di un trattamento di conservazione completa e va associato ad altri trattamenti conservieri: l'osmosi diretta viene applicata soprattutto come trattamento preliminare all'essiccamento, alla liofilizzazione o alla surgelazione. Inoltre, poiché l'osmosi diretta a T ambiente richiede tempi piuttosto lunghi, sono diffusi trattamenti ad alta temperatura (65-85 °C) per tempi brevi (1-20 min) in modo da combinare l'azione disidratante dell'osmosi con i vantaggi della pastorizzazione.
Negli ultimi decenni sono stati messi a punto processi alimentari fondati sull'impiego di membrane artificiali generalmente costituite da polimeri organici: si parla in questi casi di ultrafiltrazione e osmosi inversa.
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