Trattamenti termici alternativi: microonde e sous vide

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forni

Da anni quindi si ricercano metodi di cottura/riscaldamento che siano efficienti dal punto di vista energetico e più rapidi dei metodi convenzionali: cottura a microonde e sous vide, sono oggi un’alternativa a livello industriale.

In buona parte delle aziende alimentari sono presenti fasi produttive che prevedono la cottura degli alimenti, o altre applicazioni del calore quali per es. pastorizzazione, sterilizzazione, scongelamento, temperaggio, blanching, concentrazione ed essiccazione. Queste fasi sono spesso non solo dispendiose dal punto di vista energetico, ma anche lunghe e quindi doppiamente impattanti sul costo finale del prodotto. Da anni quindi si ricercano metodi di cottura/riscaldamento che siano efficienti dal punto di vista energetico e possibilmente più rapidi rispetto ai metodi convenzionali. Due di questi metodi, la cottura al microonde e sous vide, sono ormai applicati a livello industriale da molti anni e nella recente letteratura scientifica sono apparse review che ne valutano a fondo caratteristiche, pregi e difetti.

11535SFD2Utilizzi delle microonde nell’industria alimentare
Le microonde sono onde elettromagnetiche di frequenze che variano dai 300 MHz ai 300 GHz, generate da un campo elettromagnetico applicato direttamente all’alimento da trattare. Il riscaldamento provocato dalle microonde è dovuto alla capacità degli alimenti, o meglio della loro umidità interna, di assorbire l’energia di tali onde e convertirla in calore, soprattutto a causa di meccanismi dipolari (le molecole di acqua sono dipolari) e ionici. Quando il campo elettrico oscillante è applicato alle molecole di acqua di un alimento, queste cercano di riallineare il dipolo delle loro molecole nella direzione del campo elettrico; a causa dell’elevata frequenza di tale campo, questo riallineamento avviene milioni di volte al secondo, causando attrito molecolare che risulta nel riscaldamento volumetrico della massa. Le microonde sono in grado di aumentarne la temperatura senza interferire con i materiali circostanti (per es. imballo dell’alimento). Tra i principali vantaggi di questa tecnica ci sono la capacità di riscaldare l’alimento velocemente (con notevole diminuzione dei tempi di trattamento), e in modo piuttosto uniforme indipendentemente dal suo volume (a patto che l’alimento sia uniforme al suo interno), minimizzando la creazione di gradienti termici all’interno dell’alimento tipici dei metodi di cottura convenzionali. È inoltre ormai provato che la cottura a microonde, rispetto a quelle convenzionali (soprattutto bollitura), provoca minori danni e alterazioni alle caratteristiche nutrizionali e organolettiche del cibo. A fronte di questi benefici, è però importante valutare bene la natura dell’alimento da trattare, poiché la sua risposta dielettrica può variare notevolmente a seconda per es. del contenuto di acqua, sali, fibre e proteine, e influenzare il risultato finale. Esistono modelli matematici in grado di predire la temperatura raggiunta dall’alimento a seconda della distribuzione interna dell’umidità durante il trattamento. Si è anche arrivati a soluzioni specifiche per il trattamento a microonde di alimenti disomogenei, che in genere sono soggetti alla formazione di “hot spots” cioè punti rapidamente surriscaldati all’interno della massa, a fronte di altri punti non sufficientemente riscaldati. Questa problematica è particolarmente temibile nel caso si voglia applicare una pastorizzazione al microonde a cibi disomogenei (per es. piatti “ready to eat” composti da strati e/o parti differenti), poiché lascerebbe zone non trattate a sufficienza e quindi presenza di microrganismi potenzialmente patogeni. Tale problematica può essere minimizzata applicando le microonde all’alimento “in movimento” (per es. su postazioni girevoli), e scegliendo adeguatamente la geometria dell’alimento, del suo contenitore (soprattutto nel caso di alimenti liquidi) e la conformazione della camera del forno a microonde. Per quanto riguarda la cottura, sono note e usate da tempo varie applicazioni delle microonde quali la cottura di pane, alcuni tipi di carne, pasta, riso, patate e prodotti derivati. Per quanto riguarda il pane, è possibile in genere ottenere il giusto grado di umidità e texture, risulta invece molto difficile ottenere imbrunimento e croccantezza della crosta esterna (facilmente ottenibili con la cottura convenzionale in forni ad aria calda), poiché nei forni a microonde l’aria attorno al prodotto è fredda e non consente quindi di raggiungere le temperature necessarie alle reazioni di Maillard. L’imbrunimento può però essere ottenuto con l’aiuto di appositi materiali “suscettibili” all’interno del microonde, in grado di trasferire calore alla superficie del prodotto. In alternativa, per ottenere crosta e colorazione desiderata, la cottura a microonde dei prodotti da forno può essere combinata con la cottura all’infrarosso o con altre tecniche quali il “jet impingement”. Per quanto riguarda la carne, un parametro importante per determinare l’uniformità della cottura è la quantità e la distribuzione del grasso: la cottura con microonde risulta particolarmente efficace nel caso di grasso uniformemente distribuito (per es. hamburgers, polpette), e inaspettatamente la cottura è tanto più veloce quanto maggiore è la percentuale di grasso. Per quanto riguarda infine la pasta, le microonde consentono non solo una cottura più veloce, ma anche una maggiore gelatinizzazione dell’amido e la conservazione di una maglia glutinica più forte nello strato esterno della pasta.

bread bakeryLe microonde possono essere applicate vantaggiosamente anche per pastorizzazione e sterilizzazione, in particolare degli alimenti liquidi quali latte e succhi di frutta, e con un po’ più di difficoltà anche degli alimenti semisolidi e solidi. Esistono anche applicazioni della pastorizzazione e sterilizzazione a microonde ad alimenti già confezionati (alcune approvate dalla Food and Drug Administration statunitense): in questi casi il materiale da imballaggio deve essere appositamente scelto per questa applicazione. La distruzione dei microrganismi avviene a temperature più basse di quelle necessarie per la pastorizzazione convenzionale, grazie alla magnificazione degli effetti termici di tali onde, e ad effetti letali o sub letali accessori che le microonde possiederebbero nei confronti dei microrganismi, quali elettroporazione e rottura delle membrane cellulari. Le microonde sono state applicate anche ad alcuni processi industriali di essiccazione (ivi compresa l’essiccazione della pasta), coadiuvando sia essicazioni tradizionali con aria calda, che sotto vuoto o partendo da liquidi congelati: “microwave assisted hot air drying”, “mocrowave vacuum drying” e “microwave freeze drying”. Combinando questi processi si ottengono essicazioni molto rapide e più rispettose delle caratteristiche organolettiche dell’alimento. Esistono ormai applicazioni per una grande varietà di alimenti, in particolare di origine vegetale. Infine, risultati interessanti sono stati ottenuti con il blanching al microonde, in particolare per il trattamento di alcune erbe aromatiche: dopo averle cosparse di una minima quantità di acqua, le erbe sono state trattate al microonde per tempi brevissimi, riuscendo a inibire l’attività enzimatica e contemporaneamente a fissare i pigmenti (in particolare clorofilla) in modo migliore rispetto ai blanching classici in acqua calda o vapore.

Cotture sous vide
Il sous vide è una tecnica utilizzata fin dagli anni ’70 in alcuni prestigiosi ed innovativi ristoranti, ma solo dagli anni 2000 a livello industriale. Si tratta di un metodo di cottura sotto vuoto, nel quale l’alimento viene posto in apposito rivestimento plastico ermetico, e poi trattato a temperature controllate. Questo permette di cuocere l’alimento in un ambiente termicamente stabile ed omogeneo, e di ottenere un prodotto finale con shelf life prolungata poiché viene conservato nell’imballo ermetico evitando quindi ogni contaminazione post-cottura. Un ulteriore vantaggio è rappresentato dalla conservazione di migliori caratteristiche organolettiche, poiché durante la cottura sous vide non vi sono perdite di umidità o aromi, né reazioni di ossidazione. Le temperature sono in genere più basse rispetto a quelle delle cotture convenzionali, e di conseguenza i tempi sono più lunghi, ma in compenso si ha un tipo di cottura estremamente precisa e riproducibile, e una resa più elevata poiché non c’è perdita di peso dei prodotti causata da evaporazione della loro umidità. La cottura sous vide avviene in genere immergendo il cibo, posto nel suo involucro sottovuoto, in un bagno di acqua oppure in un forno al vapore: grazie all’elevata capacità dell’acqua e del vapore di condurre calore, le temperature desiderate sono raggiunte rapidamente.

bread bakeryDopo la cottura, il prodotto può essere refrigerato o anche congelato lasciandolo direttamente nel suo involucro di cottura, e inviato alla distribuzione. Per questi motivi è un metodo di cottura ideale per alimenti minimamente processati, dei quali sia importante mantenere texture, sapore e caratteristiche nutrizionali. Altri vantaggi sono rappresentati dalla estrema riproducibilità del risultato finale a parità di condizioni (tempo e temperatura di cottura), e la possibilità di ottenere la sicurezza microbiologica dell’alimento (in particolare carne) senza necessariamente portarlo a temperature elevate come quelle della cottura tradizionale. In generale, la carne cucinata con metodo sous vide è più tenera, succosa e ricca di flavour rispetto alle cotture tradizionali; questo vale anche per tagli di carne poco pregiati, notoriamente considerati più duri alla masticazione: per questi tagli si può procedere a passaggi addizionali prima del confezionamento sotto vuoto, quali la marinatura, per ottenere risultati finali ancora migliori. Oltre che per la carne, la cottura sous vide può essere vantaggiosamente utilizzata anche per cucinare verdure, frutta e legumi, consentendo di ottenere prodotti soffici ma ricchi di flavour e con principi nutritivi pressoché inalterati.

Bibliografia
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