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Trattamento e conservazione degli alimenti  

 Processi realizzati per proteggere il cibo da microbi e da altri agenti nocivi e per consentire il consumo anche non immediato del prodotto. Il cibo conservato deve mantenere un aspetto, un sapore e una consistenza gradevoli, come pure, per quanto possibile, il suo valore nutrizionale iniziale. Molti fattori possono causare il deterioramento dei cibi freschi: tra questi vi sono microrganismi, come batteri e funghi, ma anche semplici enzimi, che possono modificare la consistenza e il sapore originale degli alimenti. L'ossigeno presente nell'atmosfera può reagire con alcuni componenti dei cibi, causandone l'irrancidimento e cambiandone il colore. Inoltre gravi perdite possono essere provocate da infestazioni di insetti e roditori. Non esiste un singolo metodo di conservazione che da solo possa preservare da tutti i rischi, a tempo indeterminato. Al Polo Sud è stato trovato del cibo in scatola che è rimasto commestibile per più di 50 anni; certamente non ci si potrebbe aspettare un analogo tempo di conservazione per lo stesso cibo in un clima tropicale. Oltre all'inscatolamento e alla surgelazione, altri metodi di conservazione tradizionali sono l'essiccamento, la salatura e l'affumicatura. La liofilizzazione è un procedimento più moderno.

Sterilizzazione

Durante questo processo, il cibo, sottoposto a un trattamento ad alta temperatura (intorno ai 121 °C), viene liberato da tutti i microrganismi, inclusi quelli nocivi per la salute umana. La maggior parte dei procedimenti di inscatolamento industriale dei cibi si basa sul principio che la distruzione dei batteri aumenta di 10 volte per ogni incremento di temperatura di 10 °C. Il cibo sottoposto ad alta temperatura per tempi molto brevi conserva maggiormente il suo sapore originale. Il metodo UHT (Ultra High Temperature), ad esempio, appartiene a questi e viene impiegato per prodotti liquidi, particolarmente il latte, con il riscaldamento a 140 °C per tempi brevissimi. Peraltro, le perdite nutrizionali provocate da questo sistema sono inferiori a quelle comportate da altri metodi.

Congelazione e surgelazione

Sebbene già dai tempi preistorici gli uomini conservassero i cibi in grotte ghiacciate, l'industria della surgelazione è più recente di quella dell'inscatolamento. Il congelamento fu utilizzato commercialmente per la prima volta nel 1842, ma su larga scala si è affermato solo verso la fine del XIX secolo, con l'avvento della refrigerazione meccanica. La congelazione conserva i cibi, in quanto impedisce ai microrganismi di moltiplicarsi. Il processo non uccide, tuttavia, tutti i tipi di batteri; pertanto quelli che sopravvivono sono anche più attivi di prima e nel momento in cui il cibo viene scongelato si riproducono più rapidamente. Per questo un cibo scongelato non può essere nuovamente congelato. I cibi surgelati mantengono più di quelli conservati con altre tecniche l'aspetto degli alimenti freschi. Bisogna, tuttavia, ricordare che anche la conservazione tramite il freddo produce importanti modificazioni: l'acqua contenuta nelle cellule, al momento della congelazione, si espande e tende a rompere le membrane cellulari, formando cristalli di ghiaccio. Nella surgelazione, processo in cui il raffreddamento dei cibi avviene molto rapidamente, i cristalli di ghiaccio sono di dimensioni inferiori e pertanto questo fenomeno si verifica in misura minore che durante la congelazione, più lenta. Alcuni alimenti liquidi, come il tuorlo d'uovo, se congelati lentamente possono coagularsi.

Essiccamento e disidratazione

Sebbene questi termini indichino entrambi l'estrazione dell'acqua dai cibi, nella terminologia delle preparazioni alimentari si designa con "essiccamento" il processo naturale, come ad esempio l'esposizione al sole di frutti su rastrelliere, e con "disidratazione" l'essiccamento ottenuto con mezzi artificiali, come l'utilizzo di aria calda. La "liofilizzazione" è un altro processo di essiccamento, che comporta la surgelazione dei cibi e l'estrazione di tutta l'acqua presente in essi in condizioni di vuoto spinto. L'eliminazione dell'acqua garantisce un'eccellente protezione contro le cause più comuni di deterioramento dei cibi. I microrganismi, infatti, non possono crescere in un ambiente privo di acqua, dove l'attività enzimatica è assente e la maggior parte delle reazioni chimiche viene fortemente rallentata. Queste caratteristiche rendono preferibile la disidratazione all'inscatolamento, qualora il cibo debba essere conservato ad alte temperature. Una volta eliminata l'acqua, l'alimento deve poi essere chiuso in un involucro che sia impermeabile all'umidità in modo che il cibo non possa riassorbirla dall'aria. Per questo la conservazione degli alimenti disidratati avviene spesso in scatole sigillate ermeticamente. Tali contenitori offrono, inoltre, il vantaggio di impedire gli attacchi di insetti e roditori e il contatto con agenti esterni come l'ossigeno e la luce. Verdure, frutta, carni, pesci e altri alimenti, che contengono anche l'80% di umidità, con la disidratazione possono ridursi a un quinto del loro peso e a metà del loro volume iniziale. Gli svantaggi di questo metodo di conservazione sono il tempo e la laboriosità della reidratazione, necessaria per il consumo degli alimenti. Il cibo, infatti, assorbe solo circa due terzi del contenuto d'acqua iniziale e questo fenomeno tende a conferirgli una consistenza dura e gommosa. L'essiccamento era utilizzato dagli uomini primitivi per conservare numerosi cibi, ad esempio i fichi. Per la carne e i pesci, altri metodi di conservazione come l'affumicatura e la salatura sono stati preferiti in quanto mantenevano a questi alimenti un sapore più appetibile. Ma fu solo dopo la seconda guerra mondiale che la disidratazione iniziò a prendere piede come processo industriale. Gli alimenti oggi sottoposti a questo trattamento sono limitati a latte, minestre, uova, lievito e caffè in polvere.

Metodi misti

Altri metodi o combinazioni di metodi possono essere utilizzati per conservare i cibi. La salatura dei pesci e della carne suina viene praticata da moltissimo tempo, utilizzando sia il sale, sia la salamoia. Il sale entra nei tessuti e ne cattura l'acqua, inibendo di fatto la crescita dei batteri che provocano il deterioramento dell'alimento stesso. Un altro metodo consiste nell'affumicatura, che si applica spesso a pesci e salumi. Il fumo si ottiene tramite la combustione lenta e incompleta, cioè senza fiamma, di vari tipi di legni, dolci o duri. L'affumicatura viene effettuata non solo ai fini della conservazione, ma anche per conferire ai cibi il caratteristico profumo e sapore. Lo zucchero, ingrediente principale di marmellate e gelatine, è un altro conservante. Perché si abbia un'efficace conservazione, il contenuto totale di zuccheri nell'alimento deve essere superiore al 65% del suo peso finale. Lo zucchero, che agisce con gli stessi meccanismi del sale, inibisce lo sviluppo dei batteri dopo che il prodotto è stato riscaldato ad alte temperature. Dato il suo alto grado di acidità, l'aceto (che contiene almeno un 6% di acido acetico) agisce come conservante soprattutto per vegetali e pesci precedentemente cotti. La fermentazione dovuta a determinati batteri, che producono acido lattico, è alla base della conservazione di alimenti come i crauti. Il sodio benzoato, utilizzato in concentrazioni inferiori allo 0,1%, è usato per preservare la frutta da lieviti e muffe. L'anidride solforosa aiuta a conservare il colore dei cibi disidratati, mentre il propionato di calcio può essere aggiunto ai prodotti da forno per inibire la formazione di muffe. Un altro metodo attualmente allo studio degli specialisti delle preparazioni alimentari è la conservazione di frutta e verdura tramite il trattamento anaerobico con gas come l'azoto o il biossido e il monossido di carbonio. Data la sempre maggiore diffidenza dell'opinione pubblica verso l'utilizzo di agenti chimici potenzialmente tossici, l'uso di radiazioni ionizzanti può essere considerato una valida alternativa. L'irraggiamento ritarda, infatti, la maturazione di frutti e vegetali, inibisce il germogliamento di bulbi e tuberi, disinfesta le granaglie, i cereali, la frutta fresca ed essiccata, come pure le verdure, dagli insetti e distrugge i batteri presenti nella carne fresca. Tuttavia, anche la sicurezza nell'utilizzo delle radiazioni è oggetto di dibattito e pertanto il loro impiego non è per ora esteso su larga scala.

Scienza delle preparazioni alimentari

Disciplina che applica concetti di fisica, chimica e biologia al trattamento e alla conservazione degli alimenti e allo sviluppo di prodotti nutrizionali innovativi e di alta qualità. Gli specialisti di questo campo analizzano la composizione e lo stato degli alimenti, nonché le loro proprietà nutrizionali, dalla produzione al consumo. Poiché gli alimenti sono prodotti estremamente complessi, nella gestione dei processi di lavorazione industriale è molto utile un approccio multidisciplinare, che si valga degli apporti di chimica, biochimica, microbiologia, fisica e ingegneria.

Controllo della qualità

L'industria alimentare produce una grande varietà di cibi, spesso distribuiti e venduti in più nazioni. Ovviamente non è possibile sottoporre ogni singolo articolo a controlli che ne verifichino la conformità alle norme in materia di qualità e sicurezza. Uno dei compiti degli specialisti in scienza delle preparazioni alimentari è proprio quello di assicurare che i cibi vengano prodotti seguendo processi sicuri, che garantiscano uno standard qualitativo adeguato e il rispetto della vigente legislazione sugli alimenti. Le materie prime e i processi di trasformazione dei cibi vengono considerati analiticamente: si arriva così a determinare con precisione i punti critici connessi a ogni fase del processo produttivo. Sono proprio questi punti critici a essere oggetto di controlli per verificare che si siano eliminati, o almeno ridotti a un livello accettabile, i rischi legati alle singole lavorazioni. Ad esempio, il latte è un alimento molto ricco ed estremamente nutriente sia per gli esseri umani che per i microrganismi. Alcuni di questi sono innocui, mentre altri possono causare gravi malattie. I batteri pericolosi per la nostra salute vengono uccisi dal calore e perciò, per legge, il latte deve subire il processo di pastorizzazione, nel corso del quale viene riscaldato per qualche secondo a una temperatura elevata. Le uova possono contenere batteri patogeni del genere Salmonella e pertanto, quando vengono preparate in casa, devono essere ben cotte. Il rischio di contaminazione è molto elevato a livello industriale, quando una grande quantità di uova viene miscelata insieme. In questi casi, la legislazione di alcuni paesi richiede che le uova vengano pastorizzate; per evitare, tuttavia, che il trattamento ad alta temperatura faccia assumere alle uova una colorazione scura, vengono aggiunti particolari enzimi. È questo un esempio interessante di come un problema legato alla preparazione di un alimento, in condizioni sia di sicurezza che di rispetto delle sue qualità organolettiche, coinvolga concetti di fisica, microbiologia e biochimica. Non tutti i microrganismi presenti nei cibi sono, tuttavia, dannosi per l'uomo, né provocano necessariamente il deterioramento degli alimenti. Gli alimenti fermentati, ad esempio, rappresentano una delle prime applicazioni delle biotecnologie e vengono prodotti dall'inoculazione al loro interno di microrganismi, quali batteri, lieviti e muffe, che moltiplicandosi conferiscono a questi prodotti alcune caratteristiche particolari. Tra gli alimenti sottoposti a fermentazione si annoverano il vino, la birra, lo yogurt e il formaggio. Tra i trattamenti maggiormente utilizzati per la conservazione degli alimenti vi sono il riscaldamento a una determinata temperatura e la disidratazione. Pertanto la scienza delle preparazioni alimentari studia gli effetti del calore e dei cambiamenti di stato sulla composizione dei diversi prodotti alimentari.