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CONSERVAZIONE PER DISIDRATAZIONE 

Tale metodo di conservazione degli alimenti si basa sulla riduzione del contenuto di acqua all’interno dell’alimento in modo da interferire con le funzioni vitali dei microrganismi con finalità essenzialmente microbiostatica.

Difatti, la disponibilità di acqua libera rappresenta una condizione indispensabile per la vita dei microrganismi, sia per l’azione plastica dell’acqua per la cellula, sia in quanto vettore di reagenti e substrato di tutte le reazioni chimiche ed enzimatiche da cui le cellule microbiche dipendono.

Tale disponibilità viene misurata in termini di attività dell’acqua a_w (rapporto tra la tensione di vapore della soluzione “alimento” e la tensione di vapore dell’acqua pura alla stessa temperatura) ed un suo difetto porta a una riduzione del tasso di crescita fino al blocco completo di ogni attività metabolica (azione microbiostatica: in Figura 1 i valori minimi dell’attività dell’acqua per l’accrescimento di varie specie microbiche).

Figura  1

a_w può essere ridotta in due modi:

▪   per allontanamento dell’acqua dall’alimento: conservazione per disidratazione

▪   per aggiunta di soluti: conservazione chimica

La disidratazione, oltre all’azione microbiostatica appena detta, ha anche un’azione parzialmente microbicida[1]. D’altra parte, la maggior parte della popolazione microbica risulta solo inattivata nelle sue funzioni metaboliche e non distrutta. Così come permangono spore e tossine.

L’incapacità della disidratazione di eliminare tutte le popolazioni microbiche, le tossine e le spore in quanto limitato all’inibizione dell’attività microbica comporta la necessità di operare solo su alimenti di partenza dalle caratteristiche igienicamente ineccepibili.

In base al loro valore di a_w gli alimenti vengono distinti in:

HMF o High Moisture Foods: a_w = 1-0.9

IMF o Intermediate Moisture Foods: a_w = 09-0.6

LMF o Low Moisture Foods: a_w = 0.6-0

Nei LMF i microrganismi sono completamente inibiti, mentre negli HMF e IMF generalmente la disidratazione non è sufficiente alla conservazione del prodotto bensì è necessario praticare la cosiddetta tecnologia degli ostacoli, ossia una combinazione di diverse tecniche di conservazione in modo da limitare l’intensità dei singoli trattamenti e ridurre il danno a carico delle caratteristiche nutritive e organolettiche dell’alimento.

CONCENTRAZIONE

 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, mentre 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 inalterate:

▪         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[2], 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[3]:

▪         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

Nell’evaporatore classico (Figura 2) l’alimento da concentrare viene appunto riscaldato grazie ad uno scambiatore di calore orizzontale o verticale all’interno del quale circola vapore caldo proveniente da una caldaia. Per ottenere un migliore scambio termico il liquido può essere mantenuto in agitazione o pompato sotto pressione all’interno della camera, la viscosità può essere controllata aumentando la temperatura o rimovendo le sostanze addensanti per degradazione enzimatica, l’entità e l’effetto delle schiume che si formano durante l’ebollizione possono essere ridotti aumentando la superficie di scambio termico.

Figura 2

Per gli alimenti termolabili si utilizzano evaporatori a bassa pressione in modo da contenere al massimo la temperatura del trattamento (di solito intorno ai 40-50 °C).

Molto efficienti sono poi gli evaporatori ad effetto multiplo (Figura 3) costituiti da due o più unità operative in serie dette anche “effetti”[4]: nel primo evaporatore avviene una parziale concentrazione a pressione maggiore o uguale a quella atmosferica, mentre nei successivi la pressione viene via via abbassata in modo da abbassare il punto di ebollizione dell’alimento ed ottenere ulteriore vaporizzazione dell’acqua (e dunque concentrazione dell’alimento) utilizzando i vapori provenienti dall’unità precedente. Questo metodo consente un risparmio energetico (sia perché si utilizzano come mezzo di riscaldamento i vapori stessi dell’alimento ma anche perché la differenza di pressione tra le unità fa sì che il liquido avanzi dall’una all’altra senza bisogno di pompe) ma non può essere utilizzato per gli alimenti termosensibili.

Figura  3

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

In un primo momento l’alimento viene immesso in uno scambiatore di calore a superficie raschiata; si tratta di un macchinario generalmente cilindrico a doppia parete: nell’intercapedine tra le due pareti scorre il mezzo di raffreddamento cosicché l’alimento che viene immesso all’interno si raffredda per contatto con la parete più interna aderendovi; dunque l’apparecchio è dotato di un albero coassiale con lame raschianti che ciclicamente rimuovono l’alimento raffreddato aderente alla parete interna.

I nuclei di cristallizzazione che si formano, per intenso sottoraffreddamento, in questa prima fase vengono immediatamente portati, insieme alla soluzione ancora fluida, al ricristallizzatore, ossia la zona di accrescimento: qui l’alimento permane per un tempo piuttosto lungo durante il quale dai nuclei di cristallizzazione più grandi si formano macrocristalli di ghiaccio (0.2÷3 mm), a discapito di quelli più piccoli che si sciolgono rubando calore e dunque mantenendo bassa la temperatura di esercizio.

La sospensione di ghiaccio nell’alimento concentrato viene poi immessa nelle colonne di lavaggio, ermeticamente chiuse in modo di ridurre al massimo le perdite di aroma dell’alimento. Qui il concentrato viene separato dal ghiaccio attraverso un filtro e quindi rimosso dalla colonna, mentre i cristalli subiscono un lavaggio in controcorrente con parte dell’acqua ottenuta dal ghiaccio fuso, allo scopo di asportare ogni residuo di concentrato. L’acqua eliminata, data la sua purezza, costituisce un sottoprodotto non trascurabile.

La soluzione concentrata può ritornare allo scambiatore di calore e ripetere il ciclo fino a che la concentrazione non sia quella desiderata. Infine, il prodotto viene fatto uscire dal ricristallizzatore attraverso un filtro e avviato in un contenitore di raccolta.

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.

Osmosi diretta

In questo caso 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.

Figura 4. Per osmosi si intende il flusso spontaneo di un solvente attraverso una membrana semipermeabile (consente il passaggio delle molecole di solvente e non quello delle molecole di soluto: le membrane cellulari fungono da membrane semipermeabili). Tale flusso avviene dalla soluzione più diluita a quella più concentrata fino a quando le due soluzioni sono indistinguibili.

Si definisce pressione osmotica la pressione idrostatica che è necessario applicare (ad esempio con un pistone)sulla superficie della soluzione più concentrata per bloccare tale passaggio.

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.

Ultrafiltrazione e osmosi inversa

Negli ultimi decenni sono stati messi a punto processi alimentari fondati sull’impiego di membrane artificiali generalmente costituite da polimeri organici (es: acetato di cellulosa). Si possono distinguere diversi processi con diverse finalità in base alla dimensione dei pori di tali membrane (Figura 5):

Figura  5

Gli impianti sono semplici e poco ingombranti, costituiti da supporti su cui vengono collocati i filtri, pompe di alimentazione, dispositivi per il controllo di pressione e temperatura. Nel caso di membrane dotate di microporosità (D < 10 μm), al fine di evitare la formazione di depositi sulla superficie, la filtrazione viene effettuata per flusso tangenziale, ossia la membrana è di tipo tubolare e l’alimento fluido transita con una certa velocità (immissione sotto pressione 1-10 bar) al suo interno in modo parallelo all’asse del tubo.

Se filtrazione e microfiltrazione generalmente sono utilizzati per eliminare impurità dall’alimento e dunque ciò che interessa è il filtrato e dunque la soluzione diluita, ultrafiltrazione e osmosi inversa fanno parte delle tecniche di concentrazione ove il prodotto è costituito dal trattenuto.

Applicazioni dell’ultrafiltrazione sono:

▪         trattamento del latte per produzione di yogurt, creme, dessert

▪         standardizzazione del latte per caseificazione

▪         recupero delle proteine dal siero di latte

L’osmosi inversa (Reverse Osmosis) è una particolare forma di iperfiltrazione ad alta pressione (30-60 bar): prende il nome di osmosi in quanto le membrane per iperfiltrazione possono considerarsi semipermeabili, mentre il termine inversa deriva dal fatto che la forte pressione esercitata permette il passaggio del solvente dalla soluzione più concentrata (alimento interno alla membrana tubolare) a quella più diluita (acqua esterna alla membrana tubolare), ossia di vincere la forte pressione osmotica determinata dalla presenza dei soluti nell’alimento.

Applicazioni dell’osmosi inversa sono:

▪         concentrazione di estratti di tè e caffè prima della liofilizzazione

▪         concentrazione del latte e dei succhi di frutta

▪         concentrazione del pomodoro

▪         concentrazione del mosto d’uva

ESSICCAZIONE

L’essiccazione consiste in un trattamento termico dell’alimento (solido o liquido) al fine di rimuovere la quasi totalità dell’acqua in esso contenuta, passando da valori del 65-95% ad un contenuto idrico del 10-15%.

Metodi naturali di questo tipo sono noti sin dall’antichità, basati sull’esposizione al sole e all’aria del prodotto (generalmente vegetali ma anche animali[5]) per settimane o mesi fino a totale prosciugamento. Tali metodi sono ancora praticati a livello domestico ed artigianale prevalentemente nei Paesi a clima caldo-asciutto, a volte associati all’affumicamento per scopo sterilizzante e aromatizzante. D’altra parte a livello industriale tali metodi sono stati del tutto abbandonati in quanto non permettono un controllo del prodotto soprattutto dal punto di vista igienico ed organolettico e necessitano di un dispendioso impiego di manodopera per rigirare periodicamente i prodotti.

I metodi artificiali invece hanno preso piede a partire dall’inizio del Novecento con la messa a punto dei primi essiccatoi, ambienti riscaldati artificialmente ove far circolare o sostare gli alimenti da trattare. Oggi si distinguono:

▪         essiccamento ad aria calda

▪         essiccamento mediante radiazioni IR o m.o.

▪         essiccamento per contatto con superfici calde

In generale l’evoluzione del metodo ha teso alla riduzione dei tempi di trattamento ed al raggiungimento di migliori standard organolettici e igienici.

Il processo di produzione degli alimenti essiccati prevede tre fasi.

Se la preparazione (in particolare il lavaggio, vista l’azione solo microbiostatica del trattamento, l’eventuale concentrazione dei prodotti liquidi ed il taglio in fiocchi, strisce o cubi tale da facilitare l’essiccazione) ed il confezionamento (in contenitori impermeabili alla luce, all’aria ma soprattutto all’umidità) sono molto importanti in vista del risultato finale, il cuore del procedimento rimane il trattamento termico finalizzato all’allontanamento di quasi tutta l’acqua dell’alimento. In tale fase due aspetti sono di fondamentale importanza:

▪         trasferimento del calore dalla fonte al prodotto (convezione, conduzione, irraggiamento)

▪         trasferimento dell’acqua dal prodotto verso l’esterno

In relazione a quest’ultimo, è necessario calibrare il trattamento in base al processo di liberazione dell’acqua dall’alimento:

1.     all’inizio, l’acqua migra abbondantemente dagli strati più interni a quelli più esterni attraverso le porosità dell’alimento e giunta in superficie evapora

2.    in un secondo momento, asciugatisi i canalicoli di dimensioni maggiori, l’acqua residua si diffonde verso l’esterno lentamente attraverso le microporosità

3.    infine l’alimento tende all’equilibrio termoigrometrico con l’ambiente circostante

Dal punto di vista tecnologico ciò si traduce:

1.     La prima fase può avvenire molto rapidamente con un forte innalzamento della temperatura; nel caso di metodi ad aria, la temperatura del mezzo può superare i 100-150 °C con parallelo potenziamento della velocità  e turbolenza dello stesso, ma si fa in modo che il prodotto non superi mai i 70 °C e per alcune verdure sensibili al calore si preferisce il sottovuoto

2.    nella seconda fase, la temperatura viene abbassata fino a valori di poco superiori alla T ambiente in modo che l’essiccazione degli strati esterni non faccia da barriera alla diffusione dell’umidità dagli strati interni

3.    infine è necessario mantenere un ambiente il più possibile privo di umidità (UR 10-20%)

Essiccazione con aria calda

L’aria calda ha un duplice ruolo: quello di trasmettere il calore provocando l’evaporazione dell’acqua e quello di allontanare il vapore stesso dalla superficie dell’alimento e dall’ambiente circostante ad esso. Il risultato viene ottimizzato aumentando la temperatura e la velocità dell’aria.

▪         Essiccatori ad armadio: apparecchi discontinui che richiedono operazioni di carico-scarico dei vassoi di supporto all’alimento, costituiti da camere in cui circola aria calda, riscaldata da scambiatori di calore esterni al sistema, spinta da ventilatori

▪         Essiccatori a tunnel: sistemi continui costituiti da tunnel lunghi 10-15 m ove l’alimento transita su nastri trasportatori e l’aria calda circola in equicorrente, controcorrente o ortogonalmente al prodotto

▪         Essiccatori a letto fluido: il materiale viene essiccato sospeso nella corrente d’aria che circola dal basso verso l’alto e che lo circonda completamente; permettono di mantenere inalterate le proprietà organolettiche e nutritive dell’alimento

▪         Essiccatori a spruzzo o spray drying: il più usato per i prodotti fluidi, questo sistema consiste nella nebulizzazione, mediante atomizzatore, del fluido all’interno di una camera in cui circola dal basso verso l’alto aria calda

Essiccazione mediante radiazioni

Metodi poco diffusi, consistono nel passaggio dell’alimento portato da un nastro sotto una fonte di raggi infrarossi o nell’essiccamento in forni a tunnel a microonde eventualmente in condizioni di sottovuoto (snack, muesli, caffè solubile)

Figura  6

Essiccazione per contatto diretto con una superficie riscaldata

Il prodotto viene riscaldato per contatto con una superficie metallica, a sua volta riscaldata per contatto con vapore.

▪         Essiccatori a tamburo o drum dryer: adatti per alimenti pastosi (purea di patate) che vengono distribuiti su due cilindri metallici, ravvicinati, ruotanti in senso contrario e riscaldati dall’interno con vapore; la crosta di prodotto che si foirma sulla superficie dei cilindri viene poi raschiata con appositi coltelli e macinata (figura 7)

▪         Essiccatori per contatto sottovuoto per alimenti termosensibili (Figura 8)

LIOFILIZZAZIONE

La liofilizzazione o crioessiccamento o freeze drying consiste nella disidratazione per sublimazione di prodotti previamente congelati, in particolari condizioni di temperatura (< 0 °C) e pressione (sottovuoto).

In tal modo si ottengono alimenti con un peso ridotto del 92%, che si conservano a lungo, che tendono a reidratarsi rapidamente riacquistando caratteristiche del tutto simili a quelle del prodotto fresco: il termine liofilizzazione deriva da liofilo, ossia “affine al solvente”, per la forte tendenza dei prodotti liofilizzati a reidratarsi.

Le origini della liofilizzazione si fanno risalire all’inizio del Novecento in relazione alla conservazione di microrganismi e, durante la Seconda guerra mondiale, di plasma umano. Fino agli anni ’60 gli elevati costi di processo ne hanno limitato la diffusione e solo successivamente la pubblicità legata ai cibi liofilizzati per astronauti e l’evoluzione della tecnologia per il contenimento dei costi di produzione ne hanno permesso la diffusione su larga scala:

▪         prodotti alimentari

▪         prodotti microbiologici

▪         farmaci

▪         liquidi biologici

▪         reperti medico-legali

▪         prodotti chimici

In campo alimentare, si sta estendendo la pratica della liofilizzazione da prodotti “ricchi” come caffè, tè solubile, frutta esotica, funghi, prodotti dietetici e per l’infanzia ai comuni alimenti in sostituzione dell’essiccamento visti i migliori risultati dal punto di vista nutrizionale ed igienico: zuppe di legumi iperproteiche e ipercaloriche, minestroni di verdure e carne, carne granulare e succo d’arancia, etc.. In particolare, i prodotti liofilizzati, grazie al loro alto valore nutritivo, alla facilità della reidratazione e alla forte riduzione di peso, si sono rivelati un valido mezzo per gli aiuti alimentari.

Il ciclo della liofilizzazione comprende quattro fasi:

Preparazione dell’alimento

Oltre alle operazioni comuni alle altre tecniche di conservazione, i prodotti liquidi vengono dapprima concentrati ed eventualmente pastorizzati, mentre i prodotti solidi devono essere granulati (anche contemporaneamente al congelamento, polverizzando il prodotto in un congelatore ad aria) o tagliati in modo che una delle tre dimensioni non superi i 2 cm.

Congelamento

Eseguito secondo il metodo rapido o ultrarapido, raggiungendo temperature tali da consentire la solidificazione anche delle soluzioni a più basso punto di congelamento (fino a –50 °C, resta incongelata solo una piccola quota di acqua legata) e consentendo la formazione di numerosissimi microcristalli che una volta sublimati lasciano l’alimento spugnoso e dunque facilmente reidratabile.

Particolarmente vantaggioso da un punto di vista energetico è l’utilizzo del congelamento adiabatico (senza scambio di calore con l’esterno) o autocongelamento: ponendo il prodotto sotto vuoto spinto, l’acqua presente negli strati superficiali evapora rapidamente, assorbendo calore e provocando il congelamento dell’alimento.

Liofilizzazione

Per comprendere cosa avviene durante la liofilizzazione si consideri il diagramma di stato dell’acqua ( REF _Ref159510285 \h Figura 8): la sublimazione ossia il passaggio diretto dallo stato solido a quello aeriforme avviene al di sotto del punto triplo (T = 0 °C, P = 609 Pa).

Poiché negli alimenti l’acqua si trova sottoforma di soluzione più o meno concentrata, il punto triplo si abbassa a T = -20 °C, P = 133 Pa: al di sotto di queste condizioni avviene la sublimazione del ghiaccio contenuto nell’alimento.

1.     Essiccamento primario o sublimazione sottovuoto: l’alimento congelato viene posto in vassoi tra piastre e dunque in autoclavi a T ≤ -20 °C e vuoto medio basso P = 133-13 Pa. La sublimazione ha inizio con  formazione di grandi nubi di vapore (aspirate insieme ai gas da pompe e recuperate sottoforma di ghiaccio in condensatori) e sottrazione di calore dall’alimento che viene comunque mantenuto a T vicino a  -20 °C mediante riscaldamento delle piastre. Viene così eliminata tutta l’acqua congelata.

2.    Essiccamento secondario o evaporazione sottovuoto: in questa fase viene allontanata per evaporazione anche l’acqua incongelabile (legata o di cristallizzazione), fornendo ulteriore calore e operando condizioni di medio vuoto: T = 0-30 °C e P = 0,13 Pa. Si ottiene così un’umidità residua < 5%.

3.    Rottura del vuoto: nell’autoclave viene ripristinata una pressione pari a quella atmosferica per immissione di azoto deumidificato

Il tutto avviene in 4 (carni) -16 (vegetali) ore in sistemi continui altamente automatizzati ( REF _Ref159519221 \h Figura 9):

1.     sistema delle autoclavi in serie (a): si tratta di tre o più autoclavi che, a turno, sono in fase di carico, essiccamento, scarico

2.    sistema del tunnel (b): si tratta di un tunnel percorsi da carrelli o nastri che trasportano l’alimento, nel cui tratto iniziale si trova una camera di decompressione/carico e nel tratto finale una camera di compressione/scarico o anche la zona di confezionamento.

Confezionamento

In condizioni igieniche ineccepibili e di umidità molto bassa, avviene il confezionamento sottovuoto o sotto azoto in buste triplo strato (polietilene, poliammide, alluminio).

Figura  SEQ Figura \* ARABIC 9