Obiettivi formativi
Introdurre lo studente nel settore delle tecnologie alimentari applicate al settore lattiero caseario, fornendo una visione complessiva delle specifiche operazioni unitarie della tecnologia, delle relazioni tra operazioni e processo e dell'influenza del processo sulle caratteristiche del prodotto finito.
Fornire una metodologia di studio finalizzata a comprendere le relazioni tra fenomeni complessi, quali le modificazioni di composizione, caratteristiche microbiologiche e sensoriali, come determinate dai processi di trasformazione del latte nei suoi derivati.
Contenuti dell'insegnamento
Ogni argomento sarà trattato illustrando le caratteristiche dei prodotti disponibili in commercio, i principali riferimenti normativi ed evidenziando e spiegando le singole operazioni unitarie caratterizzanti lo specifico processo, le possibili applicazioni e gli effetti sulle caratteristiche microbiologiche, chimiche e sensoriali dell’intermedio di produzione e/o del prodotto finito
Introduzione
1. Le caratteristiche misurabili del latte: composizione chimica, caratteristiche microbiologiche e fisiche
2. Il trasporto del latte dalla stalla allo stabilimento, ricevimento e stoccaggio
3. Il latte alimentare (a lunga conservazione, ESL, a breve conservazione)
4. Il latte fermentato
5. Il latte condensato
6. Il latte ed il siero in polvere
7. I prodotti del frazionamento del latte (caseine, proteine del latte, proteine del siero, lattosio).
8. La panna alimentare (da caffè, cucina, da montare)
9. Il burro (light, a ridotto tenore di colesterolo)
10.Mascarpone
11. Il formaggio: le specificità di prodotto e processo dei formaggi a pasta cruda, cotta, filata, freschi a coagulazione acida, senza fermentazione lattica, fusi e grattugiati
12. Ricotta
13. Gelato a base di latte
14. Detergenza e disinfezione degli impianti
15. Trattamento delle acque reflue
Programma esteso
1. Le caratteristiche misurabili del latte: composizione chimica, caratteristiche microbiologiche e fisiche.
Questa parte iniziale del corso fornisce gli strumenti per comprendere le successive applicazioni delle singole operazioni unitarie ai processi della tecnologia che permetteranno di ottenere le diverse categorie di prodotti lattiero caseari.
2. Il trasporto del latte dalla stalla allo stabilimento, ricevimento e stoccaggio refrigerato. Questo blocco di argomenti è comune a tutte le trasformazioni e vuole spiegare le interazioni tra materia prima latte, microrganismi ed enzimi come mediate dalla temperatura e dalla durata dello stoccaggio e dalle operazioni unitarie di trasferimento di fluidi (regimi di flusso laminare/turbolento; pompe), separazione di particelle (filtrazione, centrifugazione), miscelazione, e dalle modalità di raffreddamento (scambio convettivo di calore).
3. Il latte alimentare (a lunga conservazione, ESL a pastorizzazione elevata, ESL microfiltrato, a breve conservazione).
Il gruppo di lezioni vuole fornire le basi per comprendere e ragionare sulle relazioni tra caratteristiche di composizione e di conservabilità (a temperatura ambiente o refrigerata) delle varie tipologie di latte alimentare in commercio ed i molteplici processi utilizzati (trattamento termico di latte già confezionato; trattamento termico in massa e successivo confezionamento asettico o clean).
Sono rappresentati e discussi i rapporti tra esigenze di sicurezza e di stabilità di differenti varietà di latte alimentare nel tempo previsto di shelf-life, ovvero di mantenimento delle caratteristiche di qualità originali del latte in funzione dei processi applicati. Sono quindi inizialmente discussi i parametri classici della termo resistenza e dell’equivalenza tra trattamenti a diverso temperatura e tempo in funzione dell’effetto letale (D e z) su microrganismi, enzimi ed altre reazioni legate a possibili modificazioni del latte. Definiti gli obiettivi del trattamento si discutono i principi, le modalità e i differenti effetti del trattamento termico in funzione dei principali processi impiegati (sterilizzazione in contenitore; sterilizzazione UHT per scambio indiretto e/o diretto di calore, pastorizzazione a temperatura elevata o convenzionale) con cenni ai principali tipi di scambiatori di calore (piastre, tubolari, iniezione ed infusione). Si discutono quindi i principi, le modalità e gli effetti complementari/alternativi di tecniche di separazione di particelle, quali centrifugazione e microfiltrazione tangenziale, e di riduzione di dimensioni dei globuli di grasso per omogeneizzazione. Si illustrano quindi generalità relative ai metodi di riempimento delle confezioni, al confezionamento asettico ed alle caratteristiche di differenti tipologie di materiali e contenitori.
Sono infine discussi i principali criteri di valutazione della qualità delle differenti varietà di latte alimentare come previsti dalle leggi nazionali ed europee.
L’argomento è completato illustrando le principali varietà e le tecnologie caratterizzanti alcuni prodotti innovativi, quali latte a lattosio idrolizzato, a ridotto tenore in carboidrati, arricchito in ingredienti a potenziale maggior valore aggiunto (acidi grassi insaturi, CLA, fitosteroli etc).
4. Il latte fermentato.
L’argomento affronta la pluralità di prodotti esistenti nel mondo e tratta alcuni dei differenti processi possibili, mettendo in relazione le diverse caratteristiche di prodotto con le modalità di gestione del processo fermentativo. Vengono illustrate generalità relative alla miscelazione solido-liquido, necessaria per fortificare il latte mediante addizione di derivati anidri del latte e discusso il significato dello specifico trattamento termico del latte per yogurt finalizzato alla reologia di prodotto.
5. Il latte condensato.
Sono illustrate le tipologie di prodotto disponibili sul mercato e si focalizza sul processo di concentrazione del latte per evaporazione, illustrando i principi dello scambio di calore e di trasporto di materia e le differenti modalità di gestione del processo in funzione dell’applicazione del vuoto parziale, del recupero energetico con l’introduzione del sistema a multiplo effetto e/o della compressione del vapore.
6. Il latte anidro o in polvere.
Sono illustrate le principali tipologie di prodotto disponibili sul mercato mondiale e le loro caratteristiche. Dopo aver ripreso alcuni cenni di psicrometria e la definizione di attività dell’acqua, si focalizza sul processo di essiccamento convettivo del latte con aria calda, osservando il processo dal lato latte e dal lato aria al fine di far comprendere il meccanismo combinato di scambio di calore e trasporto di materia e i fattori che determinano la diminuzione di velocità di essiccamento, alla base dell’utilizzo di sistemi combinati, nella fattispecie atomizzatore e letto fluido. Il recupero delle particelle di minori dimensioni è l’occasione per introdurre la separazione solido-gas in ciclone separatore e illustrare altri aspetti della filtrazione solido-gas. Sono quindi trattate le generalità dell’essiccamento conduttivo.
7. Il siero anidro o in polvere.
Sono illustrate le principali tipologie di prodotto disponibili sul mercato mondiale e le loro caratteristiche. Si illustrano quindi principi e modalità applicative di tecnologie di concentrazione del siero alternative all’evaporazione quali osmosi inversa e nano filtrazione. Sono infine affrontate le tematiche relative alla cristallizzazione con generalità sui principi relativi ai rapporti tra sovra saturazione, nucleazione ed accrescimento dei cristalli e le tecniche con cui ottenere la cristallizzazione del lattosio nel siero concentrato prima dell’atomizzazione
8. I prodotti del frazionamento del latte (caseine, proteine del latte, proteine del siero, lattosio).
Sono illustrate le principali tipologie di prodotto disponibili sul mercato mondiale e le loro caratteristiche, e generalità relative ad alcune operazioni caratterizzanti la loro tecnologia di ottenimento, quali l’estrazione solido liquido, l’essiccamento pneumatico o per attrito, la classificazione di particelle in base alla loro dimensione, la concentrazione selettiva per ultrafiltrazione.
9. La panna alimentare e il burro.
Sono illustrati i principali prodotti (panna da cucina, per montare, spray etc) e di burro (light, a ridotto tenore di colesterolo, etc) e le relative tecnologie focalizzando sui rapporti tra cristallizzazione guidata dei trigliceridi e struttura del burro. Sono descritte le due principali tecnologie di ottenimento del burro (per inversione meccanica delle fasi e per emulsione di panna concentrata) e discusse generalità relative a differenti metodi di separazione del colesterolo con maggiore attenzione sui principi dell’estrazione con fluidi supercritici.
10. I formaggi.
Il gruppo di lezioni illustra l’argomento partendo dalle definizioni possibili di formaggio, inteso come processo che ripartisce in modo selettivo e quantitativo i componenti del latte tra cagliata e siero. Sono quindi affrontate alcune operazioni i cui principi non sono ancora stati trattati o le cui applicazioni sono diverse. Fra queste, la standardizzazione della composizione del latte (grasso, proteine, pH); i ruoli e le modalità di ottenimento degli innesti di batteri lattici; congelamento e liofilizzazione; la coagulazione del latte con il caglio e le condizioni che ne influenzano attività e ritenzione nella cagliata; i meccanismi della ripartizione dei componenti del latte tra cagliata e siero come modulati dalle modalità di taglio del coagulo ed eventuale cottura; la pressatura, la formatura; gli scambi di materia tra cagliata ed ambiente a livello di salatura e stagionatura; la maturazione ed il confezionamento.
Bibliografia
Mucchetti G., Neviani E.(2006) Microbiologia e tecnologia lattiero casearia. Qualità e sicurezza. Tecniche Nuove Ed. Milano
Dairy Processing Handbook (1995). TetraPack Editore
Pompei C. (2009) Operazioni unitarie della tecnologia alimentare. CEA Milano
Fellows P. J.“Food Processing Technology: Principles and Practice” (Woodhead Publishing in Food Science and Technology) Second edition - Woodhead Publishing Ltd, Cambridge England, 2000
Earle R. L.“Unit Operations in Food Processing” – Free Web edition by Dick and Mary Earle, with the support of the NZIFST: http://www.nzifst.org.nz/unitoperations/index.htm
Metodi didattici
Lezioni frontali con presentazione di slide
Modalità verifica apprendimento
test scritto a risposta multipla come requisito per l'ammissione all'esame orale.
esame orale con domanda iniziale a scelta dello studente, e quindi discussione su argomenti scelti dal docente fra tutti i temi del corso
