La Fragola - Utilizzazione by Coltura & Cultura

la fragola

utilizzazione Trasformazione industriale Lara Manzocco, Sara Da Pieve, Martina Foschia

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utilizzazione Trasformazione industriale Foto R. Angelini

Introduzione La fragola è un frutto caratterizzato da una struttura vegetale molto delicata che causa la rapida perdita delle sue caratteristiche qualitative. Per poter garantire elevati standard qualitativi del prodotto nonché per estendere il consumo oltre il periodo della naturale stagionalità è quindi necessario utilizzare appropriate tecnologie di conservazione e trasformazione. In questo capitolo vengono descritte le principali tecnologie adottate nell’industria alimentare per la produzione di fragole fresche e dei loro derivati. Fragole fresche Alcune varietà di fragole (unifere) danno frutti grossi una sola volta in autunno, altre invece (varietà rifiorenti) producono frutti più piccoli dalla primavera fino all’autunno. Il periodo di raccolta della fragola, quindi, cambia a seconda della varietà, del tipo di

Schema dei principali derivati della fragola e delle relative trasformazioni tecnologiche

Prodotto fresco

Minimal processing Prodotti di IV gamma

Estrazione

Omogeneizzazione

Disidratazione

Succhi

Puree

Prodotti disidratati

Concentrazione

Formulazione

Conventional processing

Osmosi

Gelatinizzazione

Liofillizzazione

Prodotti congelati Prodotti osmotizzati Confetture e gelatine

Aromi

Congelamento

Canditi

Smoothies

Succo concentrato

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Prodotti liofilizzati

trasformazione industriale coltura (protetta o in pieno campo) e della latitudine a cui i frutti vengono coltivati. La raccolta per il consumo fresco è svolta manualmente i frutti devono essere staccati con il calice e con una porzione di peduncolo (5-10 mm) e posti in contenitori a vassoio. Data la delicatezza del prodotto, la selezione e il confezionamento avvengono direttamente alla raccolta, evitando così successive manipolazioni in magazzino. Per contro, le fragole destinate alla trasformazione industriale devono essere prive di calice e di peduncolo. La shelf life del prodotto fresco, se mantenuto a 2 °C e in ambienti caratterizzati da bassa umidità, va da 6 a 8 giorni. Queste condizioni permettono infatti di ritardare lo sviluppo di muffe quali Botrytis cinerea e Rhizopus, generalmente responsabili del decadimento qualitativo del prodotto. Una volta acquistate, le fragole fresche in cestino si conservano alla temperatura di refrigerazione domestica per un periodo di tempo molto breve, compreso tra i 2 e i 3 giorni.

Principali caratteristiche qualitative delle fragole fresche

• Intere, senza ammaccature • Provviste di calice e di un breve

peduncolo verde non disseccato

• Sane • Esenti da attacchi di insetti • Prive di umidità anomale • Prive di odori e sapori estranei

Fragole di IV gamma La crescente consapevolezza dei consumatori circa l’importanza per la salute di mantenere sane abitudini alimentari, unitamente all’evoluzione degli stili di vita, ha sensibilmente incrementato la domanda di vegetali freschi pronti per il consumo. È per rispondere a queste esigenze che nasce il mercato dei prodotti freschi della IV gamma. Si tratta di frutta e verdura che ha subito solo blandi interventi tecnologici, come per esempio taglio, lavaggio e refrigerazione. I prodotti di IV gamma offrono quindi qualità paragonabili a quelle del prodotto non trasformato e generalmente sono confezionati in modo da essere pronti all’uso e al consumo diretto (ready to use, ready to eat), senza richiedere alcuna operazione preliminare da parte del consumatore. Questi prodotti vengono rigorosamente commercializzati in regime di refrigerazione e presentano una

Shelf life

• La shelf life rappresenta il periodo

durante il quale un alimento conservato in condizioni ottimali è sicuro dal punto di vista igienico-sanitario, mantiene le desiderate caratteristiche sensoriali, chimiche, fisiche e microbiologiche e rispetta ogni indicazione nutrizionale riportata in etichetta

Foto R. Angelinii

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utilizzazione vita commerciale molto breve. Le fragole di IV gamma, in particolare, sono lavate, tagliate e in alcuni casi confezionate in atmosfera modificata. Possono essere commercializzate come tali oppure all’interno di macedonie di frutta mista addizionate di zucchero e di soluzioni acidule. La shelf life media di questa tipologia di prodotti è di circa 4 giorni a temperatura di refrigerazione.

Foto R. Angelinii

Puree di fragola La purea di frutta è un preparato composto da materia prima setacciata e omogeneizzata in cui non è percepibile la presenza di pezzi interi di frutta. Le puree di fragola rappresentano un gruppo di semilavorati molto utilizzati come materia prima per la produzione di marmellate, succhi di frutta e farciture per prodotti da forno. Le fragole destinate a questa produzione vengono preraffreddate a 2 °C, lavate e quindi tagliate in pezzi la cui dimensione viene ridotta gradualmente mediante l’impiego di raffinatori per estrazione a freddo. All’interno di questi impianti, il prodotto è trasformato in purea, grazie al passaggio forzato attraverso setacci di diametro via via più piccolo. Nel caso di puree di fragola con semi la dimensione finale dei fori dei setacci utilizzati è di circa 1,3 mm, mentre nel caso di puree senza semi la dimensione si aggira intorno a 0,8 mm. A questo punto la purea viene pastorizzata a 88

Foto R. Angelinii

Diagramma di produzione delle puree di fragola Selezione materia prima Preraffreddamento a 2 °C Operazioni di lavaggio Operazioni di taglio

Foto R. Angelinii

Ottenimento della purea mediante passaggio in raffinatore per estrazione a freddo Pastorizzazione

Produzione di smoothies di IV gamma

Raffreddamento a 15 °C Produzione di purea Concentrazione Produzione di purea concentrata

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Produzione di smoothies pastorizzati

trasformazione industriale °C per 2 minuti e confezionata in asettico in opportuni contenitori che infine vengono raffreddati a 15 °C. La purea così prodotta è caratterizzata da un contenuto in zuccheri uguale a quello iniziale della frutta lavorata; è comunque possibile ottenere puree di fragola con un maggior contenuto in zuccheri, sottoponendo il prodotto a un processo di concentrazione o attraverso la semplice aggiunta di saccarosio.

Classificazione merceologica dei succhi di frutta (D.P.R. del 1982 e Decreti Ministeriali del 1992 e 1996)

• Succo di frutta: bevanda costituita

Smoothies Le puree di frutta costituiscono l’ingrediente base per la produzione di smoothies. Questi sono bevande analcoliche costituite da puree e succhi di frutta, pastorizzati e non, eventualmente addizionati di latte o yogurt. La principale caratteristica di queste bevande è data dalla consistenza morbida e vellutata, che è il risultato di un processo attentamente controllato di omogeneizzazione e miscelazione degli ingredienti. Gli smoothies che non vengono pastorizzati sono generalmente sottoposti a trattamenti termici di blanda intensità, in modo da ottenere prodotti con shelf life piuttosto breve, che si aggira intorno ai 7 giorni in condizioni di refrigerazione. Questa tipologia di prodotto si inserisce nel comparto dei prodotti di IV gamma che, grazie agli ottimi valori nutrizionali e alla positiva percezione di freschezza da parte del consumatore, rappresenta una fetta di mercato in costante crescita.

da frutta al 100%. Può prevedere opzionalmente l’aggiunta di zucchero (massimo 100 g/l). In questo caso la legge prevede che l’aggiunta di zucchero sia esplicitamente indicata in etichetta con la menzione “succo di frutta zuccherato” • Nettare di frutta: bevanda costituita da una percentuale minima di frutta pari al 50%, da zucchero e acqua. La percentuale minima di frutta utilizzata deve comparire in etichetta con la dicitura “frutta 20% minimo” • Bevande analcoliche alla frutta: la percentuale minima di succo di frutta per questa tipologia di prodotto è pari al 12%. Si tratta principalmente di aranciate e limonate • Bevanda al gusto di…: bevande il cui contenuto di frutta risulta inferiore al 12%

Succhi di fragola Per la produzione di un qualsiasi succo di frutta, di fondamentale importanza risulta la scelta della materia prima. Generalmente questa tipologia di produzione prevede l’impiego di frutti succosi con un elevato contenuto di zuccheri e con un profilo aromatico ben sviluppato. Solo i frutti perfettamente maturi presentano un alto contenuto di composti aromatici e il giusto rapporto tra zuccheri e sostanze acide. Frutti troppo maturi sono infatti caratterizzati da un contenuto di vitamina C e di coloranti naturali molto basso; frutti troppo acerbi presentano invece scarsi contenuti zuccherini e profili aromatici appiattiti. Nel caso della fragola, data l’elevata fragilità del tessuto vegetale, la materia prima utilizzata consiste spesso in fragole congelate. Quando invece si lavorano fragole fresche, il processo produttivo

Foto R. Angelini

Andamento della produzione in volume e valore per succhi e nettari Succhi e nettari (a)

2002

2003

2004

2005

2006

(.000 t)

842,3

871,8

820,5

810,3

794,9

(milioni di euro)

731,2

750,6

697,2

658,5

643,9

(a) – la voce comprende anche le bevande a basso (12-30%) e alto (oltre il 30%) contenuto di frutta

341

utilizzazione prevede un lavaggio iniziale in acqua, che consente di eliminare il terriccio e le foglie eventualmente presenti e di abbassare la carica microbica del frutto appena raccolto che generalmente è molto elevata e si aggira intorno ai 106-109 UFC. A questo punto le fragole sono avviate al processo di estrazione del succo. Per prima cosa la frutta viene triturata in modo da rompere il tessuto cellulare e quindi aumentare il più possibile la superficie di estrazione. La triturazione delle fragole avviene generalmente in mulini a martelli. Questi impianti sono costituiti da una serie di martelli di acciaio inox in grado di ruotare intorno a un asse centrale all’interno di un cilindro. I martelli riducono le dimensioni della frutta schiacciandola sulle pareti e costringendola ad attraversare i fori presenti sul cilindro esterno. Per la lavorazione delle fragole solitamente si utilizzano mulini con diametro dei fori pari a 1 cm e con velocità di rotazione di 182 rpm. Le fragole triturate vengono quindi sottoposte a un trattamento enzimatico al fine di ridurre il loro contenuto in pectine. Le pectine sono polisaccaridi, caratterizzati da un’alta viscosità, che contribuiscono a conferire struttura alle pareti cellulari vegetali. Al fine di ottimizzare il processo di estrazione del succo è quindi indispen-

Principali enzimi pectolitici della frutta IDROLASI (Catalizzano la rottura delle pectine attraverso l’addizione di molecole d’acqua)

LIASI (Catalizzano la rottura delle pectine senza ossidoriduzioni o idrolisi)

Pectinesterasi

Poligalatturonilliasi

Polimetilgalatturonasi

Pectin liasi

Poligalatturonasi

Pectato liasi

Foto R. Angelinii

Diagramma di produzione dei succhi di fragola Fragole fresche

Fragole congelate

Preraffreddamento a 2 °C Operazioni di lavaggio Triturazione delle fragole in mulini a martelli Foto R. Angelinii

Riduzione del contenuto in pectine per via enzimatica Estrazione del succo per pressatura Filtrazione Pastorizzazione Succo di fragola

Concentrazione Estrazione di aromi

Succo di fragola concentrato

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trasformazione industriale sabile ridurre al minimo la concentrazione di pectine presenti nel substrato. A questo scopo, le fragole triturate vengono addizionate di enzimi pectolitici quali pectin-transmetilasi e poligalatturonasi e portate a 50 °C per due ore. Queste condizioni permettono di abbattere drasticamente il contenuto in pectine. La poltiglia così ottenuta è pronta per affrontare il processo di estrazione vero e proprio del succo. Questo step produttivo consiste nella pressatura del materiale, che avviene generalmente applicando pressioni intorno ai 300 kPa. Il succo che si ottiene da questa tipologia di estrazione, a causa della presenza di numerose componenti vegetali insolubili (fibra e derivati della cellulosa), si presenta torbido. Per eliminare la torbidità, ed evitare la formazione di precipitati indesiderati nel prodotto finito, si sottopone il succo a filtrazione. Per finire, il succo filtrato viene pastorizzato a 88 °C per 2 minuti in scambiatori a fascio tubiero. Il prodotto può quindi essere commercializzato come tale o essere ulteriormente trasformato in succo concentrato.

Foto Frewitt SA.

Mulino a martelli da laboratorio HammerWitt-LAB

Succo concentrato La concentrazione del succo consiste nella rimozione della maggior parte dell’acqua del prodotto, al fine di aumentarne la shelf life, facilitarne il trasporto e semplificarne le condizioni di stoccaggio. I succhi concentrati si utilizzano principalmente come semilavorati per la produzione di soft drink, succhi di fragola ricostituiti o succhi misti di frutta.

Foto R. Angelinii

Schema di funzionamento di un evaporatore sottovuoto

Foto R. Angelinii

Prodotto alimentare

Materia prima

Recupero aromi

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utilizzazione L’operazione di rimozione dell’acqua viene condotta in evaporatori sottovuoto. Questi impianti permettono di rimuovere l’acqua dal succo utilizzando basse temperature, generalmente intorno ai 70 °C. L’utilizzo di basse temperature di evaporazione risulta indispensabile per il mantenimento di un corretto contenuto di vitamine e antiossidanti, naturalmente presenti nel prodotto, i quali, come noto, presentano una scarsa resistenza ai trattamenti termici. Questa tipologia di impianto è dotata solitamente di una parte dedicata al recupero delle componenti aromatiche che, essendo altamente volatili, verrebbero altrimenti perse. Il recupero degli aromi avviene facendo condensare il vapore estratto nelle prime fasi dell’evaporazione, il quale rappresenta la frazione maggiormente ricca in composti aromatici, e aggiungendo la soluzione così ottenuta al prodotto concentrato alla fine del processo. Nel caso della fragola i succhi vengono generalmente concentrati fino a valori di 65 °Brix.

Variabili che influenzano il processo di disidratazione osmotica o impregnazione con rimozione d’acqua

• Temperatura • Tempo di trattamento • Concentrazione delle soluzioni • Tipo di soluto/i usato/i • Pressione (vuoto, alte pressioni) • Agitazione • Rapporto prodotto/soluzione • Tecnologia (continua o discontinua) • Uso di soluti combinati • Struttura del prodotto sottoposto

Aromi di fragola Gli aromi naturali ricavati dal processo di concentrazione del succo di fragola rappresentano un importante ingrediente per l’industria alimentare. Vengono infatti utilizzati per aromatizzare bevande, confetture, yogurt, gelati, preparati per torte ecc. Nella forma di ingredienti, gli aromi sono conservati a temperature di refrigerazione (2-4 °C). Va invece evitata la conservazione a temperature di congelamento. In queste condizioni, infatti, gli aromi, separandosi dalla fase acquosa e concentrandosi in quella non congelata, vengono degradati più facilmente sia durante la conservazione sia in fase di scongelamento.

a trattamento

Destino prodotti osmotizzati o disidratati

• Yogurt • Topping • Prodotti congelati e/o surgelati (per esempio gelati)

Fragole disidratate Le tradizionali tecnologie di essiccamento (per es. essiccamento in corrente d’aria calda) riducono notevolmente la qualità dei prodotti di origine vegetale, in quanto l’esposizione prolungata a elevate temperature causa la degradazione del colore, dell’aroma e la perdita di nutrienti. Per questi motivi sono state sviluppate metodiche alternative di disidratazione, in grado di mantenere il più possibile le caratteristiche sensoriali e nutrizionali del prodotto di partenza. I processi tecnologici impiegati a tale scopo, dunque, sono: explosion puffing, liofilizzazione e disidratazione osmotica/impregnazione con rimozione d’acqua.

Pressione osmotica

• Quando due soluzioni con lo stesso

solvente ma a concentrazioni diverse di soluto sono separate da una membrana semipermeabile (cioè che lascia passare le molecole di solvente ma non quelle di soluto), le molecole di solvente si spostano dalla soluzione con minore concentrazione di soluto alla soluzione con maggiore concentrazione di soluto in modo da eguagliare o quantomeno avvicinare le concentrazioni delle due soluzioni

Fragole disidratate Il processo tecnologico chiamato explosion puffing consente di ottenere un disidratato caratterizzato da una struttura molto porosa e quindi rapidamente reidratabile; nasce per il trattamento di prodotti a base di riso e cereali e solo negli ultimi anni è stato impiegato anche per la disidratazione di frutta e vegetali. Il pro344

trasformazione industriale Collasso strutturale durante la disidratazione della matrice congelata Fronte di sublimazione

Parametri che caratterizzano il processo tecnologico explosion puffing

Effetti

Soluzione concentrata Ghiaccio

• Contenuto iniziale di acqua • Temperatura nella camera gun • Pressione del vapore nella camera gun

Fase 1 sublimazione del ghiaccio T<T collasso

Foto R. Angelini

Fase 2 evaporazione dell’acqua non congelata dalla soluzione concentrata T>0

cesso inizia con la disidratazione convenzionale ad aria calda di frutta in pezzi, fino all’ottenimento di un determinato contenuto d’acqua. Successivamente la frutta in pezzi viene posta in una camera detta gun, dove si aumenta la pressione mediante vapore soprasaturo. Dopo un certo intervallo di tempo, la pressione subisce un improvviso annullamento in seguito all’apertura del

Schema del sistema explosion puffing

Meccanismo di apertura

Effetti del collasso strutturale durante la disidratazione

• Riduzione della velocità

Camera gun Campioni

Coperchio

di essiccamento • Perdita di sostanze volatili • Contrazione del volume • Elevata umidità residua • Limitata stabilità durante la conservazione • Scarsa reidratabilità

Termocoppie Vapore

Bruciatore

345

utilizzazione coperchio della camera. A causa dell’elevata temperatura e della decompressione, l’acqua, contenuta nella frutta, fuoriesce repentinamente come in un’esplosione. In seguito, i pezzi di frutta vengono nuovamente posti in un essiccatore ad aria calda per essere disidratati fino al raggiungimento dell’umidità desiderata. Questa tecnologia di produzione consente di ridurre notevolmente il tempo di essiccazione della frutta.

Vantaggi e svantaggi della liofilizzazione

• Vantaggi

P (mmHg)

– Alta ritenzione di aroma e sapore – Alta ritenzione del valore nutrizionale – Minima contrazione di volume – Cambiamenti minimi di colore, forma e aspetto – Assenza di danni strutturali – Struttura finale porosa – Facile reidratazione • Svantaggi – Elevati costi – Necessità di packaging specifico

2000 atm Liquido

760

4,58

Fragole liofilizzate La liofilizzazione permette di rimuovere l’acqua attraverso un processo di sublimazione. Quest’ultimo si ottiene mediante riscaldamento, a bassi valori di pressione, di un prodotto congelato. Per poter meglio comprendere questo processo, è necessario analizzare il diagramma di stato dell’acqua dal quale si evince che, a seconda delle condizioni di temperatura e pressione in cui si trova, l’acqua esiste in tre stati (liquido, solido e vapore); inoltre si può notare la presenza del cosiddetto punto triplo, ovvero il punto in cui tutti e tre gli stati esistono contemporaneamente. Mantenendo la temperatura e la pressione sotto il punto triplo si ottiene la sublimazione, cioè il passaggio diretto da solido a vapore. La materia prima da sottoporre al processo di liofilizzazione consiste in fragole, intere o a fette, congelate molto rapidamente e quindi caratterizzate da un minimo danneggiamento cellulare. Una volta che il frutto è stato congelato viene immediatamente introdotto nella camera di liofilizzazione, dove vengono impostati gli adeguati parametri di pressione e temperatura. Il procedimento tecnologico della liofilizzazione, a differenza dei metodi di essiccamento convenzionali, permette di disidratare la frutta a basse temperature e quindi di ottenere un prodotto finale con elevate caratteristiche qualitative; in particolare, consente di mantenere il tipico colore rosso delle fragole e di impartire al prodotto una consistenza croccante. Tuttavia l’applicazione industriale della liofilizzazione a un ampio range di frutti è limitata dagli alti costi di processo. Va inoltre osservato che il prodotto finale deve essere opportunamente confezionato in materiali con elevate proprietà barriera nei confronti dell’ossigeno e dell’umidità. Un’altra problematica della liofilizzazione è dovuta al rischio di collasso di struttura della matrice congelata. Infatti, durante la disidratazione, il ghiaccio sublima allontanandosi dal prodotto che non sempre, però, è in grado di mantenere la sua struttura, ma anzi tende a collassare sul fronte di sublimazione. In questo modo l’acqua non si allontana più per sublimazione bensì per evaporazione in quanto la matrice collassata ne impedisce il passaggio e causa un aumento locale della temperatura. Attualmente le fragole liofilizzate trovano largo impiego come ingredienti nei cereali ready to eat.

Solido

T Vapore

0,00 0,01

T (°C)

Diagramma di stato dell’acqua

346

trasformazione industriale Fragole osmotizzate La disidratazione osmotica è una tecnologia che consente di ridurre il contenuto di acqua nei prodotti vegetali ma anche di migliorarne le caratteristiche qualitative. Nonostante i principi della tecnologia siano noti da moltissimo tempo, l’interesse nei confronti di questo processo da parte dell’industria alimentare ha cominciato a essere più marcato solamente a partire dalla fine degli anni ’80 del secolo scorso. La disidratazione osmotica avviene per immersione della frutta (preferibilmente in pezzi) in una soluzione concentrata di zuccheri (soluzione ipertonica). La perdita di acqua da parte del prodotto è generalmente accompagnata dalla sua impregnazione con i soluti disciolti nella soluzione concentrata; questo flusso di acqua e di soluti è innescato dalla differenza di pressione osmotica. Il doppio flusso di materia costituisce un efficiente sistema di rimozione dell’acqua e allo stesso tempo comporta la modificazione dei componenti solubili del prodotto stesso con miglioramento delle sue qualità sensoriali. Pertanto, il trattamento osmotico può consentire di raggiungere diversi obiettivi in funzione della tipologia di prodotti e delle finalità del processo in cui viene inserito. La disidratazione/impregnazione ottenuta mediante trattamento osmotico è influenzata da numerose variabili operative, relative sia alle condizioni tecnologiche sia alle proprietà del prodotto alimentare sottoposto a trasformazione. Generalmente il trattamento osmotico viene utilizzato come fase preliminare a successivi trattamenti di stabilizzazione. Infatti, la parziale disidratazione che si ottiene mediante l’applicazione di questo processo tecnologico non è tale da consentire la comple-

Scopi dell’osmosi

• Parziale disidratazione • Impregnazione/formulazione • Ricostituzione modulata di prodotti disidratati

–

Schematizzazione del processo osmotico

Acqua

Zucchero –

Candito Osmotizzato

Fresco +

Contenuto di acqua e zucchero in prodotto candito, osmotizzato e fresco

Scambi di materia nel corso della disidratazione osmotica

Acqua

Vantaggi della canditura rapida

• Riduzione dei tempi di processo • Bassi quantitativi di scarti e perdite • Prodotto uniforme • Minore impiego di personale • Minore spazio occupato

Soluti (zuccheri) Soluzione concentrata

347

utilizzazione ta stabilizzazione del frutto. A questo proposito, in letteratura vengono proposte numerose combinazioni tra trattamenti osmotici e successivi trattamenti stabilizzanti. Rispetto al processo di canditura tradizionale, l’obiettivo dei trattamenti osmotici è quello di apportare limitate modificazioni delle caratteristiche proprie del frutto di partenza, mantenendone le principali qualità sensoriali e nutrizionali. Per quanto riguarda i canditi, questi sono ottenuti attraverso l’enfatizzazione del processo osmotico, fino al raggiungimento di un quantitativo di sostanza secca pari al 70%. Le metodiche di canditura sono essenzialmente due: lenta e veloce. Il metodo tradizionale è quello lento ed è un procedimento discontinuo che prevede l’immersione del prodotto in soluzioni di zucchero a concentrazioni via via crescenti, fino a raggiungimento dell’equilibrio tra la frutta trattata e la soluzione utilizzata. La canditura rapida, invece, viene applicata nei processi industriali in continuo e consiste nel passaggio della frutta attraverso vasche collegate tra loro; contemporaneamente la soluzione zuccherina viaggia controcorrente. In questo modo la frutta fresca incontra nella prima vasca la soluzione zuccherina più diluita e, man mano che avanza in quelle successive, la concentrazione della soluzione aumenta progressivamente. Il tempo richiesto per l’ottenimento del prodotto finale è pari a 28 giorni nella canditura lenta, mentre è di soli 7 giorni per quella rapida.

Possibili fasi di processo successive al trattamento osmotico

• Essiccamento in corrente d’aria • Essiccamento sottovuoto • Essiccamento a microonde • Liofilizzazione • Pastorizzazione • Appertizzazione • Congelamento • Trattamento ad alte pressioni • Copertura con film edibili • Stabilizzazione mediante l’impiego di conservanti • Confezionamento in atmosfera protettiva

Foto R. Angelini

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trasformazione industriale Gelatina e confettura di fragola Tra le conserve di frutta, la confettura e la gelatina costituiscono i prodotti più importanti. Storicamente, conserve e gelatine hanno origine come primo tentativo di preservare la frutta per il consumo fuori stagione. La popolarità e la praticità di questi prodotti a base di frutta hanno portato nel tempo a un loro crescente consumo e, conseguentemente, a uno sviluppo tecnologico della loro produzione. I principali costituenti di gelatine e confetture sono pectine, zuccheri, acidi organici e acqua. In particolare, le pectine vengono utilizzate nella produzione di confetture per la loro capacità di conferire struttura; possono essere classificate in pectine a basso metossile (LM) e pectine ad alto metossile (HM). La principale differenza tra le due tipologie consiste nella maggiore o minore presenza di gruppi carbossilici, che si traduce in capacità gelificanti diverse. Le pectine a basso metossile gelificano solo in presenza di ioni Ca2+, in mezzi poveri di zuccheri e portano alla formazione di gel deboli, mentre quelle ad alto metossile gelificano in mezzi acidi, ricchi di zuccheri e portano alla formazione di gel forti. Non tutti i frutti contengono elevati quantitativi di pectina, come nel caso della fragola. Per le confetture a base di questo frutto, si rende quindi necessario aggiungere alla materia prima pectine di altra origine. Inoltre nei frutti molto maturi si riscontra un elevato grado di idrolisi enzimatica della pectina con conseguente riduzione della capacità di formare gel a elevata consistenza. Quindi, al fine di standardizzare le produzioni, si ricorre a un massiccio utilizzo

Confetture e gelatine: normativa Secondo la direttiva 2001/113 del 20 dicembre 2001 si definisce: • Confettura extra: mescolanza portata a consistenza gelificata adeguata di zuccheri e polpa di una sola specie di frutta oppure di due o più specie di frutta (ad esclusione di mele, pere, prugne, meloni, angurie, uva). Per 1 kg di prodotto finito la quantità di polpa utilizzata deve essere superiore a 450 g • Confettura: mescolanza portata a consistenza gelificata adeguata di zuccheri e polpa e/o purea di una o più specie di frutta. Per 1 kg di prodotto finito la quantità di polpa utilizzata deve essere superiore a 350 g • Gelatina: mescolanza portata a consistenza gelificata adeguata di zuccheri e succo e/o estratti acquosi di una o più specie di frutta. Per 1 kg di prodotto finito la quantità di succo utilizzato deve essere superiore a 450 g • Marmellata: mescolanza portata a consistenza gelificata adeguata di zuccheri e polpa e/o purea e/o succo e/o estratti acquosi e/o scorze ottenuti da agrumi. Per 1 kg di prodotto finito la quantità di derivati di agrumi utilizzati deve essere superiore a 200 g di cui almeno 75 provenienti dall’endocarpo

Diagramma di produzione di confetture e gelatine Selezione materia prima Operazioni preliminari (lavaggio, cernita, eventuale denocciolatura, eventuale pelatura) Scottatura Riduzione del volume (taglio, triturazione o passatura) Macerazione ingredienti

Semilavorati (congelati, pastorizzati)

Concentrazione Confezionamento Raffreddamento

349

utilizzazione Andamento della produzione in volume e valore per confetture

H OH

Formazione del gel pectinico

Contenuto in pectine di diverse tipologie di frutta Tipologia di frutto Contenuto in pectine (%)

Arancia

47-70

Uva

45-63

Limone

40-70

Fragola

< 10

Divisione della frutta sulla base del contenuto in pectina Frutta ricca di pectina

Frutta povera di pectina

Mele

Fragola

Uva

Limoni

Albicocche

Arance

Pesche

Ribes rosso

Fichi

Prugne acerbe

Pere

2003

2004

2005

2006

(.000 t)

62,4

65,8

66,7

64,3

64,2

(Milioni di euro)

122,7

132,9

137,2

134,5

140,0

di pectine di produzione industriale che sono ottenute soprattutto dalle mele e dall’albedo degli agrumi. La materia prima destinata alla produzione di confettura può essere scelta tra le seguenti quattro categorie: frutta fresca, frutta congelata o conservata a temperatura di refrigerazione, frutta o polpa di frutta stabilizzata mediante trattamenti ad alte temperature e frutta secca disidratata. Le diverse fasi di processo e le modalità degli interventi tecnologici nella produzione di confetture e gelatine variano in funzione delle materie prime e delle caratteristiche del prodotto finito. In generale, comunque, gli stadi fondamentali del processo produttivo includono: operazioni preliminari mirate all’ottenimento di frutta in pezzi o puree, miscelazione degli ingredienti, concentrazione per evaporazione fino al raggiungimento del livello desiderato di solidi totali e stabilizzazione termica del prodotto così ottenuto. I processi tradizionali per ottenere confetture prevedono che tutti gli ingredienti vengano miscelati nelle prime fasi della produzione. In realtà, la richiesta di prodotti a elevata consistenza e con buone caratteristiche sensoriali ha portato allo sviluppo di metodi produttivi che prevedono l’aggiunta degli ingredienti in momenti diversi del processo. La fase di concentrazione, che avviene mediante l’applicazione di un trattamento termico, è uno degli step più importanti del processo produttivo e ha come principale obiettivo quello di aumentare la concentrazione dello zucchero fino al raggiungimento del punto di gelificazione. La concentrazione a pressione atmosferica viene realizzata in contenitori con capacità di 75-100 kg a una temperatura di 105 °C

87-94

2002

(a) – la voce comprende anche le confetture a basso (12-30%) e alto (oltre il 30%) contenuto di frutta

Mela

Confetture (a)

Influenza del pH sulla gelificazione pH 0

3-3,5

Gel molto Gel Gel forte; di consistenza debole sineresi adeguata

Tutta la frutta matura

350

14 Impossibile la gelificazione

trasformazione industriale circa e si protrae per 15-20 minuti. Solitamente, durante questa fase, avviene la coagulazione di alcuni composti organici che possono essere eliminati dalla superficie del prodotto, durante la cottura, al fine di rendere il gel più limpido. In queste condizioni di processo è fondamentale aggiungere solo la metà dello zucchero nelle prime fasi di riscaldamento mentre la restante parte, unitamente alle pectine e agli acidulanti, viene addizionata nelle fasi finali della concentrazione. La scelta di introdurre gli ingredienti seguendo questa sequenza è da ricondursi al fatto che l’utilizzo di temperature elevate provoca la degradazione termica delle pectine con conseguente impedimento di un’adeguata gelificazione. La fase di concentrazione dovrebbe essere il più breve possibile. Infatti, una cottura prolungata, oltre che l’idrolisi delle pectine, causa perdita di aromi e cambiamenti di colore. Per questo motivo, spesso, le confetture vengono concentrate non a pressione atmosferica, bensì sottovuoto. L’utilizzo di evaporatori sottovuoto consente di lavorare a basse temperature in un range compreso tra 65 e 76 °C e di ridurre i tempi di trattamento termico. Al fine di facilitare la dissoluzione dello zucchero, si riscalda la miscela prima del trattamento e, a fine concentrazione, il prodotto viene solitamente pastorizzato a 90 °C e confezionato. L’aggiunta degli acidulanti avviene nelle fasi finali della concentrazione; questo accorgimento consente di regolare il pH con una maggiore precisione evitando così di compromettere la gelificazione della confettura. Il raggiungimento di determinati valori di pH risulta, infatti, fondamentale per l’ottenimento dell’adeguato grado di gelificazione e quindi di confetture con elevate caratteristiche qualitative. Una gelificazione soddisfacente di confetture e gelatine non può che avvenire in un mezzo acido e il pH ottimale dipende dal quantitativo di zuccheri e pectina. L’intervallo ottimale di pH per la produzione di confetture è compreso tra 3 e 3,5, in quanto a pH < 2,9 si ha la formazione di un gel molto forte ma con un’eccessiva perdita di acqua (sineresi), a pH > 3,5 il gel risulta troppo debole. Gli zuccheri vengono utilizzati nelle fasi di produzione di gelatine e confetture, oltre che per motivi funzionali, anche per apportare il grado desiderato di dolcezza ai prodotti. Lo zucchero più utilizzato è il saccarosio. Tuttavia negli ultimi anni sciroppi di glucosio e maltosio sono stati largamente impiegati come sostituti del saccarosio. Nelle confetture gli zuccheri si trovano in forma completamente solubilizzata; per questo motivo, un’eventuale loro ricristallizzazione, durante le fasi di conservazione del prodotto, può essere responsabile di importanti fattori di scadimento qualitativo. Quindi, al fine di prevenire la ricristallizzazione del saccarosio, alla gelatina e alle confetture viene comunemente aggiunta una parte (solitamente pari al 35-40%) di zucchero invertito. L’inversione del saccarosio è quella reazione chimica che porta, in ambienti acidi, alla rottura della molecola del disaccaride con conseguente liberazione di glucosio e fruttosio. Pertanto, lo

Stadi fondamentali del processo produttivo di confetture e gelatine

• 1. Miscelazione degli ingredienti • 2. Concentrazione per evaporazione fino al raggiungimento del livello desiderato di solidi totali • 3. Stabilizzazione termica

Aspetti funzionali degli zuccheri in confetture e gelatine

• Apporto del grado di dolcezza

desiderato • Conferimento di volume • Conferimento di viscosità • Agenti conservanti • Agenti promotori della gelificazione

Finalità della fase di concentrazione delle confetture

• Aumento della concentrazione di

zucchero al punto di gelificazione

• Inversione parziale del saccarosio • Conferimento delle caratteristiche

sensoriali desiderate • Ammorbidimento dei tessuti vegetali • Distruzione di lieviti e muffe

Zuccheri utilizzati nella preparazione di confetture e gelatine

• Saccarosio • Sciroppo di glucosio • Maltosio • Fruttosio 351

utilizzazione zucchero invertito è una miscela di glucosio e fruttosio e proprio quest’ultimo componente, essendo altamente solubile in virtù dell’elevata igroscopicità, aiuta a prevenire la ricristallizzazione. Non va dimenticato che la sostituzione del saccarosio con altri zuccheri influenza direttamente il contenuto di acqua del sistema con possibili ripercussioni sulla conservabilità. Se il saccarosio viene sostituito con altri zuccheri, come sciroppi di glucosio o sciroppi ad alto contenuto di fruttosio, le condizioni di gelificazione possono risultare diverse da quelle che si osservano in presenza di saccarosio. Per esempio, l’aggiunta di maltosio riduce i tempi di gelificazione ed estende il range di pH utile per la gelificazione, mentre il fruttosio prolunga il tempo necessario per la formazione del gel. La fase finale del processo di produzione prevede il confezionamento delle confetture in barattoli di vetro oppure in confezioni monoporzione in plastica e metallo. I contenitori vengono riempiti a caldo, successivamente chiusi sotto flusso di vapore e quindi fatti raffreddare.

Vantaggi della concentrazione sottovuoto nella produzione di confetture

• Minimizzazione di cambiamenti

indesiderati di colore • Prevenzione della perdita di vitamina C • Penetrazione più rapida e uniforme dello zucchero nei pezzi di frutta • Mantenimento della forma originaria dei pezzi di frutta

Confetture di fragola ipocaloriche Le confetture ipocaloriche o light sono caratterizzate da un contenuto zuccherino inferiore al 55%. In generale la frutta povera di pectina, come la fragola, può essere utilizzata per produrre confetture solo se addizionata di acidi e di elevati quantitativi di zuccheri. Per produrre confetture di fragola ipocaloriche è quindi necessario aggiungere alla frutta un elevato contenuto di pectine. Le

Fattori di stabilità di confetture e gelatine

• Elevato tenore in solidi • pH acido • a intermedia (a = water activity) • Confezionamento a caldo • Chiusura ermetica w

Inversione del saccarosio

Foto R. Angelini

CH2OH C H H C OH OH C H O CH2OH C H

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H C

H C OH O

OH C H C C CH2OH OH H Zucchero

+ H2O

CH2OH C O H H H C OH H C OH C C H Glucosio OH OH Ambiente acido OH O CH2OH C H

H OH C C C CH2OH OH H Fruttosio

trasformazione industriale pectine che consentono di gelificare sistemi a basso contenuto di zuccheri sono quelle a basso metossile. L’uso di queste sostanze, quindi, rende superflua la fase di concentrazione, consentendo una minore degradazione termica del prodotto e una maggiore ritenzione di aromi. Va comunque evidenziato che questi prodotti sono generalmente caratterizzati da consistenze inferiori rispetto a quelle dei prodotti tradizionali. Le confetture ipocaloriche, a differenza di quelle tradizionali, dopo essere state confezionate tramite riempimento a caldo, vengono pastorizzate. Questo trattamento è necessario in quanto le confetture di questo tipo presentano una maggiore instabilità microbica dovuta al maggiore contenuto di acqua.

Caratteristiche delle confetture ipocaloriche

• Basso contenuto zuccherino (< 55%) • Pectine a basso metossile (LM) • pH acido • Presenza di ioni Ca 2+

Fragole congelate Il congelamento rappresenta una delle migliori tecnologie utilizzabili per la conservazione a lungo termine della frutta. Questo processo tecnologico consiste nel raggiungimento, al cuore del prodotto di una temperatura pari a –18 °C. Il successivo mantenimento di questa temperatura permette di conservare la frutta trattata per periodi di tempo che possono arrivare anche fino a un anno. Queste condizioni, se rispettate, consentono infatti di rallentare molto le principali reazioni responsabili dello scadimento qualitativo di un prodotto vegetale quali senescenza, sviluppo microbico e reazioni deteriorative di tipo chimico ed enzimatico. Nonostante ciò, va sottolineato che il congelamento non rappresenta una tecnologia di risanamento. Per questo motivo, la materia prima destinata a questa tipologia di trasformazione deve essere caratterizzata esclusivamente da elevate caratteristiche qualitative e deve essere trattata, durante tutti gli step produttivi, seguendo in maniera molto attenta le pratiche igieniche di buona produzione. Il principale punto critico del processo tecnologico del congelamento della frutta in generale, e in particolare di quella delicata come la fragola, risiede nella velocità con cui il raffreddamento viene realizzato. La velocità di congelamento è la velocità di avanzamento del fronte di congelamento dall’esterno verso l’interno del prodotto; essa dipende dal sistema di congelamento utilizzato, dalla temperatura iniziale del prodotto, dalla sua forma e dalla sua dimensione. Questa variabile di processo risulta molto importante per il congelamento di tessuti vegetali, in quanto determina la forma e la dimensione dei cristalli di ghiaccio che si creano all’interno del prodotto congelato. Tali caratteristiche sono quelle che vanno a stabilire il grado di danneggiamento cellulare del prodotto finito. Se le velocità utilizzate sono molto basse, negli spazi interstiziali si formano lentamente grossi cristalli di ghiaccio in queste condizioni l’acqua all’interno delle cellule viene richiamata per pressione osmotica verso l’ambiente esterno. Oltre a ciò, la formazione di grossi cristalli di ghiaccio all’esterno delle cellule, causando uno schiacciamento di queste ultime, provoca

Foto R. Angelinii

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utilizzazione il danneggiamento delle membrane e dei principali organuli cellulari. Il prodotto congelato in queste condizioni, a causa dell’elevato deterioramento cellulare, presenterà dopo lo scongelamento gravi perdite strutturali e un ingente sgocciolamento. Per ottenere livelli di danneggiamento cellulare il più possibile contenuti, è quindi necessario utilizzare elevate velocità di congelamento, che si aggirano generalmente intorno ai 10 cm/h. Queste velocità permettono la formazione nel tessuto vegetale di cristalli di ghiaccio di piccole dimensioni, che risultano distribuiti uniformemente sia all’interno sia all’esterno delle cellule vegetali e che quindi minimizzano i danneggiamenti di tipo osmotico e strutturale. Non tutte le varietà di fragola presentano caratteristiche idonee al congelamento. Per questo motivo il prodotto va selezionato in modo da rispettare precisi requisiti qualitativi, relativi principalmente alla sua composizione chimica, alle sue proprietà meccanico-strutturali e alle sue caratteristiche organolettiche. La fragola può essere congelata in diverse forme. La maggior parte del prodotto viene congelata direttamente dopo la raccolta senza subire successive trasformazioni, ma esiste anche una parte che subisce il congelamento dopo essere stata addizionata di zucchero o sciroppi zuccherini per la successiva produzione di confetture e gelati. Data la loro estrema delicatezza le fragole necessitano di processi di congelamento molto rapidi. In particolare, per l’ottenimento di singoli frutti congelati, anche detti Individually Quick Frozen (IQF), le fragole, una volta raggiunto il perfetto grado di maturazione, vengono preraffreddate a 2 °C e pulite da foglie e terriccio. A questo punto sono sottoposte a un lavaggio in acqua, preferibilmente clorata, e quindi congelate. Il congelamento viene condotto in potenti congela-

Effetto della velocità di scongelamento sulla perdita di liquidi cellulari di fragole IQF Velocità di scongelamento (m/s)

Perdita di liquidi cellulari (%)

1,5

6,5

2,1

6,0

2,5

5,8

3,1

5,4

3,5

4,3

Selezione materia prima Preraffreddamento a 2 °C Operazioni di lavaggio

Schematizzazione dell’effetto di basse velocità di congelamento (A: a numeri crescenti corrispondono tempi crescenti) e di alte velocità di congelamento (B) su tessuti vegetali

Operazioni di taglio Congelamento IQF

Addizione di zucchero o sciroppi zuccherini Pastorizzazione Congelamento Diagramma di produzione delle fragole congelate

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trasformazione industriale tori a letto fluido. Si tratta di congelatori a tunnel in cui la frutta transita fluttuando, sospesa da un getto d’aria proveniente dal basso a una temperatura compresa tra –40 e –50 °C. Il getto d’aria permette il congelamento rapido (surgelazione) dei singoli frutti evitandone l’impaccamento. Per questa tipologia di prodotto il mantenimento della catena del freddo risulta fondamentale. Anche minimi sbalzi di temperatura possono infatti provocare l’impaccamento dei singoli frutti causato da migrazioni di umidità, nonché importanti perdite di colore e flavour (aroma) causate da attività chimiche, enzimatiche e microbiologiche.

Principali effetti del congelamento lento

• Formazione di cristalli di grosse

dimensioni negli spazi extracellulari • Richiamo di acqua dalle cellule verso l’esterno • Compressione delle cellule • Lacerazione delle pareti cellulari e rottura delle membrane cellulari • Perdita di turgidità dei tessuti e loro rammollimento con perdita di liquidi cellulari in fase di scongelamento

Semilavorati congelati a base di fragole Il processo di produzione di semilavorati congelati a base di fragole prevede che, dopo aver subito le iniziali operazioni preliminari di pulizia e l’eventuale taglio, le fragole vengano addizionate di zucchero o sciroppo. Per quanto riguarda i prodotti addizionati di zucchero, i rapporti generalmente utilizzati tra frutta e zucchero sono di 8:2 o 7:3 rispettivamente. Questa tipologia di prodotto è utilizzata principalmente per la preparazione di prodotti lattierocaseari come yogurt o gelati, comunque solo dopo essere stata pastorizzata. Nel caso, invece, di semilavorati di fragola con sciroppo, le fragole vengono addizionate di soluzioni composte da zucchero o dolcificanti, pectine, amido e addensanti di vario tipo e successivamente sottoposte a pastorizzazione. Questa tipologia di semilavorato si utilizza per la produzione di prodotti dolciari o lattiero-caseari. Entrambe le due tipologie di semilavorati descritte vengono generalmente congelate a –18 °C e stoccate a temperature comprese tra –12 e –18 °C per periodi di tempo che vanno dai 5 ai 24 mesi. Foto R. Angelini

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