Obiettivi formativi
conoscenze e capacità di comprendere: il corso vuole mettere in grado lo studente di avere le conoscenze sufficienti alla comprensione dei principali processi della tecnologia alimentare applicati al settore lattiero caseario in modo tale che abbia le basi per iniziare ad operare nell'industria lattiero casearia e/o dei servizi ad essa collegati.
Utilizzazione delle conoscenze e capacità di comprensione: il corso vuole rendere lo studente capace di applicare le conoscenze apprese nel contesto lavorativo.
Autonomia di giudizio: il corso vuole mettere in grado lo studente di iniziare a sviluppare una capacità autonoma di trarre conclusioni grazie all’abilità appresa nel ricercare anche altri dati ed informazioni, valutarli e usare quelli più appropriati per formulare risposte a semplici problemi ben definiti del settore lattiero-caseario
Capacità comunicative: : il corso vuole mettere in grado lo studente di comunicare le conoscenze relative ai prodotti e processi del settore latte, abilità sviluppate e/o soluzioni di problemi ad altre persone esperte o non esperte del settore, e quando avviato al lavoro a superiori e/o clienti.
Capacità di apprendimento: il corso vuole dare allo studente gli strumenti e le basi per intraprendere gli studi della laurea magistrale in scienze e tecnologie alimentari con elevata autonomia.
Prerequisiti
la conoscenza dei principi di microbiologia generale e fisica tecnica è utile per una efficiente comprensione del corso. Non è tuttavia richiesto di aver superato i relativi esami.
Contenuti dell'insegnamento
Il corso parte definendo le caratteristiche misurabili del latte in quanto materia prima perché tale conoscenza è lo strumento necessario per poter spiegare in modo mirato le principali operazioni unitarie (trattamenti termici, trasferimento di fluidi, separazione per filtrazione o centrifugazione, estrazione solido-liquido e liquido-liquido, concentrazione per evaporazione, essiccamento, liofilizzazione, congelamento, riduzione di dimensioni, modificazione di struttura) che sono alla base dei processi di trasformazione del latte nei molteplici prodotti di derivazione (latte liquido alimentare, latte fermentato, latte concentrato ed in polvere, derivati anidri risultanti dal frazionamento dei componenti del latte, panna, burro, formaggi). Sono illustrate le modalità con cui è possibile ottenere modificazioni di temperatura e/o pH e/o attività dell’acqua e gli effetti di tali modificazioni durante la trasformazione e/o la conservazione dei prodotti lattiero caseari su cinetiche di mortalità e/o crescita microbica, cinetiche di inattivazione e/o attività enzimatica, anche in funzione delle modalità di confezionamento di prodotti fluidi e/o solidi. Per ogni processo sono anche descritti i criteri relativi alle operazioni di detergenza e sanificazione degli impianti.
Il corso mette infine in relazione processi e prodotti anche alla luce degli obblighi legislativi, e fa alcuni esempi di possibili scelte di processo applicabili per ottenere la stessa tipologia di prodotto, illustrandone l’influenza sul prodotto.
Il corso si fa carico di anticipare contenuti minimi relativi ai successivi corsi di microbiologia e chimica degli alimenti, erogati al terzo anno, indispensabili per la comprensione complessiva.
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
Materiale didattico fornito dal docente.
Per l’approfondimento sono consigliati alcuni testi.
Relativamente alle caratteristiche di processo e prodotto:
Mucchetti G., Neviani E.(2006) Microbiologia e tecnologia lattiero casearia. Qualità
e sicurezza. Tecniche Nuove Ed. Milano
Dairy Processing Handbook (1995). TetraPack Editore
Per approfondire i concetti relativi alle operazioni unitarie della tecnologia alimentare:
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
M a r y E a r l e , w i t h t h e s u p p o r t o f t h e N Z I F S T :
h t t p : / / w w w . n z i f s t . o r g . n z / u n i t o p e r a t i o n s / i n d e x . h t m
Metodi didattici
Lezioni frontali con presentazione di slide.
Nel corso delle lezioni, preferenzialmente quando è terminata l’illustrazione di specifici argomenti (es. latte alimentare, latte disidratato, burro, formaggi) è richiesto agli studenti di provare a discutere quali opzioni di processo e/o di condizioni operative potrebbero scegliere per raggiungere in modo efficace ed efficiente l’obiettivo rappresentato dallo standard di prodotto.
Modalità verifica apprendimento
La verifica dell’apprendimento è effettuata in un’unica prova finale prevista secondo le seguenti modalità:
L’esame inizia con l’esposizione da parte dello studente di una presentazione multimediale (es. Power Point ) costituita da non più di 10 slides (oltre quella del titolo). Lo studente ha a disposizione 10 minuti per la presentazione. L’argomento della presentazione è a libera scelta dello studente.
L’esame si completa con la discussione dei contenuti della presentazione e la formulazione da parte del docente di domande a sua scelta sui temi del corso, finalizzate a verificare la capacità dello studente di collegare tra loro le conoscenze e/o applicarle per prendere semplici decisioni di tipo operativo.
Il voto finale d’esame è attribuito sulla base dei seguenti criteri:
qualità della presentazione, come indice della capacità dello studente di scegliere in termini prioritari le conoscenze, stante il limite di slide e tempo imposto alla presentazione, e di organizzare le conoscenze medesime in modo da comunicarle in modo chiaro;
capacità dello studente di rispondere alle domande del docente e quindi di applicare le proprie conoscenze.
Altre informazioni
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