IT202100007292A1 - Metodo per trattare termicamente prodotti alimentari - Google Patents

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chamber
treatment
steam
treatment chamber
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IT102021000007292A
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Marco Coltro
Alessio Suman
Ivan Verzè
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Atihc S R L
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Description

Descrizione
METODO PER TRATTARE TERMICAMENTE PRODOTTI ALIMENTARI
Campo tecnico
La presente invenzione ha per oggetto un metodo per trattare termicamente prodotti alimentari.
Arte nota
Sono note da tempo apparecchiature, ad esempio forni, per il trattamento termico di alimenti, che siano di origine vegetale, animale o panificati.
Di recente tali apparecchiature note hanno previsto l?introduzione di metodi di trattamento mediante vapore o vapore surriscaldato, per preservare maggiormente la salubrit? dei prodotti ottenuti.
Tuttavia, ? largamente sentita l?esigenza di ottimizzare i risultati dei metodi di trattamento, in modo tale da preservare la salute dei consumatori, in particolare contro i rischi derivanti dalla degradazione e dall?ossidazione, in particolare, dei prodotti alimentari durante il trattamento. Da questo punto di vista in particolare i processi di trattamento di tipo noto non soddisfano pienamente il settore del trattamento termico di alimenti.
Presentazione dell?invenzione
Il compito della presente invenzione ? quello di risolvere i problemi citati, escogitando un metodo per trattare termicamente prodotti alimentari che consente di trattare tali prodotti in modo ottimale, in particolare dal punto di vista salutistico.
? altres? scopo dell?invenzione quello di fornire un metodo per trattare termicamente prodotti alimentari che riduca i tempi di trattamento, ottimizzando dunque l?impiego delle risorse energetiche necessarie.
Gli scopi citati vengono raggiunti, secondo la presente invenzione, dal metodo per trattare termicamente prodotti alimentari secondo la rivendicazione 1.
Secondo l?invenzione, il metodo per trattare termicamente prodotti alimentari prevede di predisporre una camera di trattamento, dotata di una apertura per l?inserimento di almeno un prodotto alimentare, di un elemento di chiusura per detta apertura, di un sensore di ossigeno posizionato all?interno della camera di trattamento, nonch? di un passaggio per lo scarico di fluidi all?esterno della camera di trattamento.
Il metodo prevede poi di preriscaldare la camera di trattamento a una temperatura operativa per un determinato ciclo di trattamento.
Il prodotto alimentare ? poi inserito nella camera di trattamento e l?elemento di chiusura ? posizionato in condizione di chiusura dell?apertura della camera.
? dunque possibile iniziare il ciclo di trattamento, scelto per il determinato prodotto da trattare termicamente, alimentando un flusso di vapore, preferibilmente surriscaldato, nella camera di trattamento.
Viene allora rilevato un valore iniziale del tenore di ossigeno all?interno della camera di trattamento mediante il sensore di ossigeno.
Il metodo prevede allora di ridurre progressivamente il tenore di ossigeno all?interno della camera, per diluizione, cio? alimentando in modo controllato, ossia in funzione del tenore di ossigeno rilevato, il flusso di vapore all?interno della camera e, in modo corrispondente, facendo defluire ossigeno in eccesso attraverso il suddetto passaggio di scarico, predisposto in una condizione almeno parzialmente aperta verso l?esterno della camera, fino al raggiungimento di un tenore rilevato di ossigeno pari o inferiore a un valore massimo ammissibile. Preferibilmente l?alimentazione del flusso di vapore ? controllata da una unit? di controllo associata alla camera di trattamento, configurata in modo tale da controllare la generazione del vapore in funzione del tenore rilevato e, dunque, ad esempio con l?ausilio di mezzi valvolari interposti, l?alimentazione del flusso di vapore.
Vantaggiosamente tale riduzione avviene nel minor tempo possibile, realizzando una rampa pi? ripida possibile, rappresentativa della riduzione del tenore di ossigeno in funzione del tempo.
Il metodo prevede preferibilmente di realizzare la fase di riduzione del tenore di ossigeno da un valore iniziale, ad esempio compreso tra 17% e 21%, a un valore massimo ammissibile in un intervallo di tempo minore o uguale a 210 secondi, preferibilmente compreso tra 10 e 210 secondi, per preservare in modo ottimale la salubrit? del prodotto trattato.
Una volta raggiunto il valore ammissibile per il tenore di ossigeno all?interno della camera, il metodo secondo l?invenzione prevede una fase di mantenimento: il tenore di ossigeno rilevato ? dunque monitorato mediante il citato sensore, per mantenerlo entro il valore massimo ammissibile, ripetendo se necessario la fase di diluizione, mediante il flusso controllato di vapore, indicata in precedenza. Il processo di trattamento pu? essere infine interrotto dopo un intervallo di tempo prefissato e/o al raggiungimento di un trattamento desiderato per lo specifico prodotto inserito.
In pratica, il metodo secondo l?invenzione prevede di trattare termicamente il prodotto alimentare in una atmosfera controllata, in cui il tenore di ossigeno ? sostanzialmente trascurabile.
Tale atmosfera controllata ? dunque caratterizzata dalla presenza di azoto e di acqua allo stato fisico gassoso, cio? di vapore acqueo preferibilmente surriscaldato e preferibilmente a pressione ambiente.
Il metodo secondo l?invenzione consente, in particolare, di ottenere i benefici di una cottura in sostanziale assenza di ossigeno, evitando che i prodotti alimentari trattati vengano ossidati, quindi degradati, generando sostanze dannose o addirittura cancerogene.
Inoltre, secondo il metodo, il trattamento, in particolare la cottura, avviene in condizioni sicure in una cavit?, la camera di trattamento, agevolmente sigillata ad una pressione paragonabile preferibilmente a quella atmosferica.
Il citato valore massimo ammissibile per il tenore di ossigeno ? vantaggiosamente pari o minore dell?1%, preferibilmente minore di 0,5%. Un valore massimo ammissibile minore di 0,25% comporta risultati ottimali per il trattamento.
Il valore massimo ammissibile ottimale ? preferibilmente pari a 0,2%.
Il vapore alimentato ? preferibilmente surriscaldato preventivamente mediante un dispositivo surriscaldatore associato alla camera di trattamento.
Il metodo di trattamento, in particolare di cottura, consente di ottenere i benefici di un trattamento con vapore surriscaldato, ricco di energia e posto direttamente a contatto con il prodotto alimentare, riducendone cos? il contenuto di grasso.
Il trattamento in sostanziale assenza di ossigeno, ovvero a contenuto ridotto e controllato di ossigeno, in combinazione con un flusso di vapore surriscaldato che agisce direttamente a contatto con il prodotto consente di ottenere un coefficiente di scambio termico ottimale e di ridurre cos? il tempo di trattamento, in particolare di cottura. Tale coefficiente di scambio termico, in particolare, ? effetto del contatto diretto tra l?atmosfera a ridotto contenuto di ossigeno realizzata nella camera e il prodotto. In altre parole, non essendo richiesti mezzi di contenimento del prodotto, ad esempio involucri, per realizzare attorno al prodotto una atmosfera cosiddetta ?sottovuoto?, ossia a ridotto contenuto di ossigeno, l?energia termica del flusso di vapore ? direttamente trasferita al prodotto da trattare, consentendo cos? massimi benefici in termini di rendimento termico.
Per ridurre il tenore di ossigeno nella camera, viene preferibilmente azionato un dispositivo generatore di vapore associato alla camera di trattamento e, in opportuna relazione di fase, il citato dispositivo surriscaldatore, in modo tale da generare e alimentare il flusso di vapore surriscaldato a una temperatura preferibilmente compresa tra 130?C e 600 ?C.
Durante la fase di mantenimento del tenore rilevato di ossigeno, il passaggio di scarico viene preferibilmente chiuso, in modo da impedire il deflusso di vapore dalla camera di trattamento, sigillando cos? la camera di trattamento.
Durante la fase anzidetta di diluizione, il flusso di vapore ? preferibilmente controllato in modo tale da registrare mediante il sensore di rilevamento una velocit? di decremento del tenore di ossigeno rilevato compresa tra 0,1 e 2 % O2/s, preferibilmente tra 0,15 e 2 % O2/s, ancora pi? preferibilmente tra 0,2 e 2% O2/s.
? possibile prevedere di azionare un gruppo di ventilazione all?interno della camera di trattamento, per rendere uniforme la distribuzione dei gas e della temperatura all?interno della camera di trattamento.
Il gruppo di ventilazione all?interno della camera di trattamento pu? preferibilmente essere azionato dopo un intervallo di tempo massimo di spegnimento pari o inferiore a 3 minuti dall?inizio del ciclo di trattamento.
Durante la fase di mantenimento del tenore rilevato, possono essere azionati mezzi valvolari associati al passaggio di scarico, per mantenere la pressione all?interno della camera sostanzialmente pari a un valore desiderato, preferibilmente pari alla pressione atmosferica.
Durante la fase di mantenimento anzidetta, ? possibile prevedere di ridurre, cio? parzializzare, il flusso di vapore surriscaldato all?interno della camera.
Durante la fase di mantenimento ? inoltre possibile prevedere di operare il ricircolo del flusso di vapore all?interno della camera di trattamento, per ottimizzare il consumo di acqua.
Preferibilmente il flusso di vapore in ricircolo ? convogliato attraverso un dispositivo surriscaldatore, per operarne il surriscaldamento.
Per un prodotto di origine vegetale la citata temperatura operativa ? preferibilmente compresa tra 60?C e 130?C, preferibilmente ? pari a 100?C.
Per un prodotto di origine animale la citata temperatura operativa ? preferibilmente compresa tra 60?C e 300?C, preferibilmente tra 100?C e 250?C, preferibilmente ? pari a 230?C.
Breve descrizione dei disegni
I particolari dell?invenzione risulteranno maggiormente evidenti dalla descrizione dettagliata di una forma di attuazione preferita del metodo per trattare termicamente prodotti alimentari, secondo l?invenzione, illustrata a titolo indicativo negli uniti disegni, in cui:
le figure 1, 2, 3 e 4 mostrano grafici rappresentativi degli effetti del metodo di trattamento su talune caratteristiche fisiche e nutrizionali di prodotti alimentari trattati;
le figure 5, 6, 7 mostrano diagrammi rappresentativi dell?andamento della temperatura in differenti condizioni operative;
le figure 8 e 9 mostrano diagrammi rappresentativi delle fasi del metodo di trattamento, secondo rispettive forme di attuazione.
Forme di realizzazione dell?invenzione
Il metodo per trattare termicamente prodotti alimentari secondo l?invenzione prevede di predisporre una camera di trattamento, dotata di una apertura per l?inserimento di almeno un prodotto alla volta.
Nel seguito, l?uso del termine ?prodotto alimentare? comprende, ad esempio, prodotti preferibilmente freschi, ma anche surgelati o precotti, panificati oppure altri prodotti di origine animale o vegetale.
La camera di trattamento, nel seguito camera, ? dotata di un elemento di chiusura, ad esempio una porta, per la chiusura della apertura di inserimento.
La camera ? altres? dotata di un sensore di rilevamento dell?ossigeno predisposto all?interno della camera stessa, per l?attuazione del metodo.
Il sensore ? vantaggiosamente disposto all?interno della camera a tale scopo. La camera comprende ulteriormente un passaggio di scarico, per consentire il deflusso di fluidi in eccesso, in particolare dell?ossigeno in eccesso. Il passaggio di scarico ? in grado di porre in comunicazione, in modo controllato, la camera con l?esterno, per lo scarico dei suddetti fluidi.
La camera pu? ulteriormente comprendere un gruppo di ventilazione.
Preferibilmente il processo di trattamento termico secondo il metodo proposto ? controllato da una unit? di controllo associata alla camera di trattamento, configurata per correlare i parametri di controllo, come descritto in dettaglio nel seguito, in particolare per gestire la produzione di un fluido operativo, il vapore, in funzione del contenuto di ossigeno all?interno della camera.
Tale unit? di controllo prevede preferibilmente una interfaccia di comando, comprendente ad esempio almeno un tasto di comando e/o uno schermo tattile, per l?inserimento di opportuni input.
Il metodo prevede che il processo di trattamento termico, in particolare di cottura, del prodotto avvenga a una pressione relativa sostanzialmente nulla, dunque sostanzialmente alla pressione atmosferica.
Secondo l?invenzione, il trattamento, in particolare la cottura, del prodotto avviene in un ambiente di trattamento sostanzialmente privo di ossigeno, preferibilmente realizzando una atmosfera, all?interno della camera di trattamento, composta da gas, quali azoto e vapore acqueo, preferibilmente surriscaldato.
Ad esempio per il trattamento di un prodotto vegetale si pu? procedere come segue.
Un prodotto alimentare vegetale, in particolare carciofi, avente peso pari a circa 1 kg, preferibilmente pulito, lavato ed eventualmente tagliato, viene preferibilmente posizionato su un dispositivo di supporto adeguato, ad esempio una teglia forata, utilizzata comunemente per la cottura delle verdure.
Il prodotto, preferibilmente con il dispositivo di supporto, viene poi inserito all?interno della camera di trattamento di una apparecchiatura di trattamento, ad esempio del tipo di un forno.
Preferibilmente la camera ? precedentemente riscaldata a una temperatura operativa idonea per il tipo di prodotto da trattare. Tale temperatura, ad esempio, pu? essere compresa, per un prodotto vegetale, tra 60 ?C e 130 ?C, preferibilmente ? sostanzialmente pari a 100 ?C.
Pu? essere previsto di preparare la camera di trattamento, prima dell?inserimento del prodotto, con l?immissione controllata di un flusso di vapore, ad esempio mediante un dispositivo generatore di vapore appositamente associato all?apparecchiatura comprendente la camera. Tale immissione, che pu? precedere l?inizio del ciclo di trattamento per agevolare la successiva fase di riduzione del tenore di ossigeno, come descritto nel seguito, ? evitata quando si desidera risparmiare acqua ed energia per la generazione di vapore.
Quando il prodotto ? inserito nella camera, l?apertura della stessa viene chiusa mediante l?ausilio dell?elemento di chiusura anzidetto che nel caso esemplificativo ? la porta del forno.
Il passaggio di scarico, invece, ? in tale fase in condizione preferibilmente aperta, almeno parzialmente, quindi in comunicazione con la camera e con una uscita di scarico che funge da camino.
Viene allora iniziato il ciclo di trattamento, in particolare di cottura, attivando un dispositivo generatore di vapore, per immettere un flusso di vapore all?interno della camera. Preferibilmente il flusso di vapore attraversa un dispositivo surriscaldatore, interposto tra il dispositivo generatore e la camera, per generare corrispondentemente un flusso di vapore surriscaldato da immettere nella camera. Tale vapore ? preferibilmente surriscaldato fino ad una temperatura compresa in un intervallo tra 130 ?C e 600 ?C.
Il processo di generazione di vapore surriscaldato ? preferibilmente generato rapidamente, ad esempio controllando in modo corrispondente l?alimentazione di energia al dispositivo generatore.
Il gruppo di ventilazione della camera pu? essere acceso o spento durante la prima fase di generazione del vapore, prevedendo ad esempio un arresto dello stesso gruppo per un intervallo di tempo inferiore a 3 minuti dalla chiusura della camera. Nel frattempo, il sensore di ossigeno monitora il tenore di ossigeno all?interno della camera.
Pi? precisamente, il sensore registra, durante la fase di alimentazione di vapore, in particolare surriscaldato, la progressiva diminuzione del tenore di ossigeno all?interno della camera. Tale riduzione ? ottenuta quindi grazie a un processo di diluzione successiva, in virt? della continua alimentazione di vapore, preferibilmente surriscaldato, nella camera. Allo stesso tempo una miscela di gas progressivamente meno ricca di ossigeno e proporzionalmente pi? ricca di vapore acqueo pu? uscire attraverso il passaggio di scarico in posizione almeno parzialmente aperta.
Il sensore di ossigeno posizionato all?interno della camera rileva infatti un contenuto di ossigeno dell?ambiente all?interno della camera, che decresce nel tempo con un rateo medio preferibilmente compreso nell?intervallo di (0.1 ? 2) %O2/s, preferibilmente tra 0,15 e 2 %O2/s. Risultati ottimali si registrano nell?intervallo compreso tra 0,2 e 2 %O2/s. Nel caso descritto, in particolare, si ? realizzato un rateo medio della velocit? di riduzione del tenore di ossigeno pari a 0,135 %O2/s, partendo da un valore iniziale di 20,95 %O2.
L?unit? di controllo dell?apparecchiatura vantaggiosamente controlla la generazione di vapore, in funzione della rilevazione del tenore di ossigeno operata mediante il sensore.
Quando il sensore rileva un tenore di ossigeno pari o minore di un valore massimo ammissibile, il processo di trattamento prosegue in una fase di mantenimento del suddetto valore.
Pi? precisamente, l?unit? di controllo gestisce la presenza di ossigeno all?interno della camera, mantenendola nell?intervallo 0 ? 1 %, preferibilmente nell?intervallo 0 ? 0.5 %, ancora pi? preferibilmente tra 0 e 0,25 %, durante il ciclo di trattamento, in particolare di cottura, azionando in modo corrispondente la generazione e l?alimentazione del flusso di vapore nella camera. Nel caso descritto, ad esempio, il valore massimo ? settato a 0,15%, come indicato in figura 8.
Risultati ottimali, infatti, si registrano ulteriormente per il valore massimo ammissibile del tenore di ossigeno compreso tra 0 e 0,25 %.
Preferibilmente nella suddetta fase di mantenimento pu? essere azionata la chiusura del passaggio di scarico, in modo da sigillare la camera. La sigillatura della camera, che pu? essere vantaggiosamente azionata dalla unit? di controllo, ha l?effetto di evitare che l?ossigeno, spinto dalla differenza di pressione parziale dello stesso gas tra interno ed esterno, rientri all?interno della camera, in cui grazie alla fase precedente ? realizzato un ambiente a ridotto contenuto di ossigeno. Il processo pu? ora prevedere, ad esempio, di ridurre ossia parzializzare la generazione di vapore, per limitare l?impiego di acqua e di energia.
Ad esempio, ? possibile prevedere che, nella fase di mantenimento, la generazione di vapore sia interrotta e che il flusso di vapore sia posto in ricircolazione attraverso, preferibilmente, il dispositivo surriscaldatore.
Pi? precisamente, ? possibile prevedere che il vapore attraversi la camera e ritorni ad essa attraverso il dispositivo surriscaldatore, mediante l?attivazione di opportuni mezzi valvolari interposti.
Durante la fase di mantenimento ? possibile prevedere di attivare il gruppo di ventilazione, per rendere maggiormente uniforme la composizione chimica dei gas e la temperatura all?interno della camera, evitando che a causa degli effetti di galleggiamento, la camera sia interessata da un fenomeno di stratificazione. Il ciclo di trattamento pu? essere interrotto dopo un intervallo di tempo adeguato allo specifico prodotto, determinato ad esempio in funzione delle caratteristiche organolettiche da ottenere.
Il ciclo di trattamento viene infine interrotto e la camera viene aperta per estrarre il prodotto trattato.
Nell?esempio di attuazione descritto, in cui ? sottoposto a trattamento un chilogrammo di carciofi, il tempo di trattamento ? di 360 secondi, secondo quanto illustrato nelle figure 5 e 8, che indicano rispettivamente l?andamento della temperatura e del tenore di ossigeno nella camera in funzione del tempo di trattamento, dopo la chiusura della camera.
Dopo l?interruzione del ciclo di trattamento ? possibile prevedere di pesare il prodotto trattato, confezionarlo in un involucro o busta sottovuoto, sottoporlo a in ciclo di abbattimento termico mediante un abbattitore fino a una temperatura di abbattimento preferibilmente pari a -36?C e infine conservarlo a una temperatura di conservazione preferibilmente pari a -18?C. L?ulteriore trattamento termico, di raffreddamento, consente di evitare la degradazione del prodotto dopo la cottura. Grazie al ciclo di trattamento descritto, in particolare alle fasi di riduzione e di mantenimento del tenore di ossigeno nella camera, si possono ottenere considerevoli benefici, soprattutto in termini di aumento delle sostanze nutrizionali presenti nel prodotto trattato, come illustrato nella tabella seguente, in cui ? indicato l?aumento percentuale indicato per ciascuna sostanza o ciascun parametro, in riferimento a un ciclo di trattamento tradizionale in presenza di vapore in assenza di uno specifico controllo del tenore di ossigeno.
Si osserva in particolare che i fenoli, come ? noto, esercitano una naturale azione antiossidante. La presenza di molteplici gruppi fenolici associati in strutture pi? o meno complesse favorisce la formazione dei polifenoli, sostanze naturali particolarmente note per la loro azione positiva sulla salute umana.
La capacit? antiossidante ? invece una caratteristica di alcune sostanze nutrienti, che descrive la loro capacit? di rallentare o prevenire l?ossidazione realizzata dai radicali liberi.
La vitamina C, ossia l?acido ascorbico o ascorbato, ? un composto organico appartenente al gruppo delle vitamine idrosolubili. Questo composto organico ? un nutriente essenziale che l'organismo non ? in grado di sintetizzare in quantit? sufficiente e pertanto deve essere assunto attraverso l'alimentazione. Essendo un composto altamente idrosolubile, sensibile all'ossigeno, al calore e alla luce, la vitamina C ? un nutriente molto delicato che pu? degenerare facilmente con la conservazione e la manipolazione del prodotto alimentare.
Le clorofille indicano invece un pigmento verde presente naturalmente nelle piante, avente elevate propriet? antiossidanti che perdurano nel tempo. La sua principale azione ? quella di aumentare la capacit? dei globuli rossi di trasportare il ferro, riducendo quindi l?insorgenza di patologie, quali l?anemia.
Le figure 1 e 2, rispettivamente, mostrano l?aumento percentuale del contenuto di antiossidanti e di vitamine C, per differenti prodotti vegetali, osservato grazie all?attuazione del metodo secondo l?invenzione, rispetto a metodi tradizionali in assenza di uno specifico controllo del tenore di ossigeno.
In particolare, sempre con riferimento alle figure 1 e 2, per broccoli, patate, spinaci e mela, sono stati settati per la fase di mantenimento valori massimi del tenore di ossigeno rispettivamente pari a 0,1 % O2, per trattamenti con temperatura operativa di preriscaldamento pari a 100 ?C o compresa tra 60 e 130? C. Si ? inoltre registrato, con il metodo di trattamento secondo l?invenzione, nella fase di diluizione dell?ossigeno precedente quella di mantenimento un rateo medio della velocit? di decremento compreso tra 0,1 e 0,25 %O2/s, partendo da un valore iniziale del tenore di ossigeno compreso tra 17 e 21% O2, in particolare pari a 20,95 % O2.
Si descrive nel seguito a scopo esemplificativo il caso di un ulteriore ciclo di trattamento, in particolare di cottura, di un prodotto di origine animale, ossia carne di bovino adulto, secondo l?invenzione.
Il prodotto anzidetto, di peso pari a circa 1 kg, ? posizionato su un idoneo dispositivo di supporto, ad esempio una griglia da forno, utilizzata comunemente per la cottura delle carni.
Il prodotto, preferibilmente con il dispositivo di supporto, viene poi inserito all?interno della camera di trattamento di una apparecchiatura di trattamento, ad esempio del tipo di un forno.
Preferibilmente la camera ? precedentemente riscaldata a una temperatura operativa idonea per il tipo di prodotto da trattare. Tale temperatura, ad esempio, pu? essere compresa, per un prodotto animale, tra 60 ?C e 300 ?C, preferibilmente tra 100 ?C e 250?C. Nell?esempio descritto la temperatura operativa ? sostanzialmente pari a 230?C.
Pu? essere previsto di preparare la camera di trattamento, prima dell?inserimento del prodotto, con l?immissione controllata di un flusso di vapore, ad esempio mediante il dispositivo generatore di vapore appositamente associato all?apparecchiatura comprendente la camera. Tale immissione, che pu? precedere l?inizio del ciclo di trattamento, favorisce lo smaltimento di ossigeno, come descritto in seguito, ma ? evitata quando si desidera risparmiare acqua ed energia per la generazione di vapore.
Quando il prodotto ? inserito nella camera, l?apertura della stessa viene chiusa mediante l?ausilio dell?elemento di chiusura anzidetto, ad esempio la porta del forno.
Il passaggio di scarico, invece, ? in tale fase in condizione preferibilmente aperta, almeno parzialmente, quindi in comunicazione con la camera e con una uscita di scarico che funge da camino.
Come nell?esempio descritto in precedenza, viene allora iniziato il ciclo di trattamento, in particolare di cottura, attivando il dispositivo generatore di vapore, per immettere il flusso di vapore all?interno della camera. Preferibilmente il flusso di vapore attraversa il dispositivo surriscaldatore, interposto tra il dispositivo generatore e la camera, per generare corrispondentemente un flusso di vapore surriscaldato.
Tale vapore ? preferibilmente surriscaldato fino ad una temperatura compresa in un intervallo tra 130 ?C e 600 ?C.
Il processo di generazione di vapore surriscaldato ? preferibilmente generato rapidamente, alimentando in modo corrispondente il dispositivo generatore e il dispositivo surriscaldatore.
Il gruppo di ventilazione della camera pu? essere acceso o spento durante la prima fase di generazione del vapore, prevedendo ad esempio un arresto dello stesso gruppo per un intervallo di tempo inferiore a 3 minuti.
Nel frattempo, il sensore di ossigeno monitora il tenore di ossigeno all?interno della camera.
Il sensore registra, durante la fase di alimentazione di vapore, in particolare surriscaldato, la progressiva diminuzione del tenore di ossigeno all?interno della camera. Tale riduzione ? ottenuta grazie a un processo di diluzione successiva, in virt? della continua alimentazione di vapore, preferibilmente surriscaldato. Allo stesso tempo una miscela di gas progressivamente meno ricca di ossigeno e proporzionalmente pi? ricca di vapore acqueo pu? uscire attraverso il passaggio di scarico in posizione almeno parzialmente aperta.
Il sensore di ossigeno posizionato all?interno della camera rileva infatti un contenuto di ossigeno dell?ambiente all?interno della camera che decresce nel tempo con un rateo medio preferibilmente compreso nell?intervallo di (0.1 ? 2) % O2/s, preferibilmente tra 0,15 e 2 % O2/s, ancora pi? preferibilmente tra 0,2 e 2 % O2/s. Nel caso descritto si ? registrato nella fase di diluizione dell?ossigeno un rateo medio della velocit? di decremento del tenore di ossigeno pari a 0,21%O2/. Si osserva che la rampa di discesa del tenore di ossigeno prevede un rateo di decremento che pu? essere variabile in funzione del tenore di ossigeno. In particolare, la velocit? media di decremento del tenore di ossigeno ? maggiore all?inizio del procedimento, ad esempio nell?intervallo compreso tra 21% e 10% di tenore di ossigeno, mentre pu? diminuire in corrispondenza di un tenore di ossigeno minore.
L?unit? di controllo dell?apparecchiatura controlla la generazione di vapore, in funzione della rilevazione del tenore di ossigeno operata mediante il sensore. Quando il sensore rileva un tenore di ossigeno pari o minore di un valore massimo ammissibile, il processo di trattamento prosegue in una fase di mantenimento del suddetto valore.
Pi? precisamente, l?unit? di controllo gestisce la presenza di ossigeno all?interno della camera mantenendola nell?intervallo 0 ? 1 %, preferibilmente 0 ? 0.5 %, ancora pi? preferibilmente tra 0 e 0,25%, durante il processo di trattamento, in particolare cottura, azionando in modo correlato la generazione e l?alimentazione del flusso di vapore nella camera. Nel caso esemplificativo descritto il valore massimo di ossigeno ? settato a 0,1%, come indicato in figura 9.
Preferibilmente nella suddetta fase di mantenimento pu? essere azionata, preferibilmente mediante l?unit? di controllo, la chiusura del passaggio di scarico, in modo da sigillare la camera. La sigillatura della camera ha l?effetto di evitare che l?ossigeno, spinto dalla differenza di pressione parziale dello stesso gas tra ambiente interno ed esterno, rientri all?interno della camera, in cui grazie alla fase precedente ? realizzato un ambiente a ridotto contenuto di ossigeno.
Ad esempio, ? possibile prevedere che nella fase di mantenimento, la generazione di vapore sia interrotta e che il flusso di vapore sia posto in ricircolazione attraverso, preferibilmente, il dispositivo surriscaldatore.
Pi? precisamente, ? possibile prevedere che il vapore attraversi la camera e ritorni ad essa attraverso il dispositivo surriscaldatore, preferibilmente mediante l?attivazione di opportuni mezzi valvolari interposti.
Durante la fase di mantenimento ? possibile prevedere di attivare il gruppo di ventilazione, per rendere maggiormente uniforme la composizione chimica dei gas e la temperatura all?interno della camera, evitando che a causa degli effetti di galleggiamento, la camera sia interessata da un fenomeno di stratificazione. Il ciclo di trattamento pu? essere interrotto dopo un intervallo di tempo adeguato allo specifico prodotto, determinato ad esempio in funzione delle caratteristiche organolettiche da ottenere.
Il ciclo di trattamento viene interrotto e la camera viene aperta per estrarre il prodotto trattato.
Nel presente esempio, il ciclo di cottura della carne di bovino adulto ? interrotto dopo 700 s, come illustrato nelle figure 7 e 9, che mostrano rispettivamente l?andamento della temperatura e del tenore di ossigeno nella camera di cottura in funzione del tempo di trattamento, a partire dall?istante di chiusura della camera. In generale, il ciclo di trattamento, in particolare di cottura, della carne pu? prevedere di rilevare la temperatura interna del prodotto attraverso un sensore di temperatura, preferibilmente multipunto, per garantire il raggiungimento di uno specifico valore di temperatura all?interno del prodotto. Nel presente esempio la temperatura raggiunta al centro del prodotto animale durante il ciclo di trattamento ? di 40 ?C.
Dopo l?interruzione del ciclo di trattamento, ? possibile prevedere di pesare il prodotto trattato, confezionarlo in un involucro o busta sottovuoto, sottoporlo a in ciclo di abbattimento termico mediante un abbattitore fino a una temperatura di abbattimento preferibilmente pari a -36?C e infine conservarlo a una temperatura di conservazione preferibilmente pari a -18?C. L?ulteriore trattamento termico, di raffreddamento, consente di evitare la degradazione del prodotto dopo la cottura. Grazie al ciclo di trattamento descritto, in particolare alle fasi di riduzione e di mantenimento del tenore di ossigeno nella camera, si possono ottenere considerevoli benefici, in particolare in termini di ossidazione lipidica degli acidi grassi e del colesterolo.
Pi? precisamente, il ciclo di cottura descritto consente di ridurre le reazioni di ossidazione lipidica, grazie al controllo dei parametri tempo-temperatura-tenore di ossigeno, realizzato secondo l?invenzione.
A tale proposito, occorre evidenziare come la degradazione delle sostanze nutrienti presenti in un dato alimento sia legata alla temperatura cui l?alimento ? esposto durante il processo di trattamento, in funzione della durata dello stesso processo e della presenza di ossigeno nell?ambiente di trattamento. La velocit? del processo di ossidazione e, quindi, di degradazione delle sostanze nutrienti aumenta con la temperatura e i suoi effetti sono tanto pi? gravosi quanto pi? ? lungo il processo di trattamento. Per questo motivo ? importante, in un processo di trattamento, limitare il tempo di permanenza di un alimento a elevate temperature e in presenza di ossigeno.
Inoltre, occorre considerare che l?inserimento dei prodotti da trattare all?interno della camera di trattamento stabilisce una comunicazione temporanea con l?ambiente circostante, che pu? portare il tenore di ossigeno all?interno della camera stessa, una volta richiusa, a un valore compreso tra 17 e 21 %.
Il metodo secondo l?invenzione prevede di abbassare il tenore iniziale di ossigeno, provocando un suo deflusso dalla camera di trattamento attraverso la sua sostituzione con un flusso di vapore, preferibilmente surriscaldato. In questo modo ? possibile allora ridurre velocemente, fino anche eleminare, l?ossigeno presente inizialmente nell?ambiente di trattamento termico, limitando cos? gli effetti negativi sugli alimenti del tenore di ossigeno in combinazione con le elevate temperature. Per quanto riguarda il rilevamento degli effetti benefici del metodo secondo l?invenzione, sono noti diversi metodi per la misura dell?ossidazione lipidica. Quello certamente pi? utilizzato ? il test delle sostanze reattive all?acido tiobarbiturico (TBARS), con il quale ? possibile stimare la quantit? dei prodotti secondari dell?ossidazione degli acidi grassi. In particolare, l?acido tiobarbiturico reagisce selettivamente con la malonaldeide (MDA), composto carbonilico che deriva da idroperossidi di acidi grassi polinsaturi con pi? di due doppi legami come, ad esempio, l?acido linolenico (C18:3 n3), EPA (C20-5 n3), DHA (C22:6 n3) e l?acido arachidonico (C20:4n6).
Le aldeidi volatili sono tra i pi? importanti prodotti secondari dell?ossidazione degli acidi grassi. Questi esercitano un forte impatto dal punto di vista organolettico in quanto condizionano notevolmente l?aroma dei prodotti, ma svolgono anche una azione negativa sulla salute dell?uomo. Infatti, in un alimento ?stressato? dal punto di vista dell?equilibro ossidativo, come ad esempio nella carne cotta, si riconoscono centinaia di molecole organiche volatili ed una parte importante di queste sono rappresentate, appunto, dalle aldeidi. Il vantaggio di questo tipo di determinazione ? che le aldeidi volatili non sono un indicatore ?generico?, come il test di TBARS, dell?ossidazione degli acidi grassi, ma forniscono invece indicazioni abbastanza precise dell?acido grasso che si ? ossidato e del tipo di ossidazione, chimica, enzimatica, di foto-ossidazione, cui questo ? stato sottoposto. Ad esempio, l?esanale ? un?aldeide generata dal processo di ossidazione dell?acido linoleico.
Un altro componente importante dei lipidi di origine animale ? il colesterolo. Il colesterolo ? una molecola insatura e, come tale, pu? ossidarsi, con le stesse modalit? che portano all?ossidazione degli acidi grassi. Come ? noto, i prodotti dell?ossidazione del colesterolo vengono detti COPs (Cholesterol Oxidation Products) e, contrariamente ai prodotti dell?ossidazione degli acidi grassi, non sono volatili. Il colesterolo ossidato, infatti, non si frammenta in composti pi? piccoli. Questa caratteristica rende i COPs pi? insidiosi rispetto ai prodotti di ossidazione degli acidi grassi. I COPs, non essendo volatili, sono infatti inodori ed insapori. Anche i COPs, come le sostanze volatili che derivano dall?ossidazione degli acidi grassi, mostrano importanti effetti negativi nei confronti della salute dell?uomo. Il numero di sostanze che derivano dall?ossidazione del colesterolo, che ? minore di dieci, ? molto pi? limitato rispetto a quello dei prodotti dell?ossidazione degli acidi grassi. Per questo motivo la determinazione dei COPs ? molto utile per il monitoraggio dello stato di ossidazione dei lipidi. Il 7-chetocolesterolo, ad esempio, rappresenta il prodotto di ossidazione del colesterolo pi? abbondante negli alimenti.
Grazie al metodo secondo l?invenzione ? possibile ottenere una riduzione media del contenuto di grassi pari al 44 % sulla lonza di maiale, sottoponendo 1 kg di questo prodotto al trattamento, preriscaldando la camera alla temperatura operativa di 230 ?C e settando un tenore di ossigeno massimo nella fase di mantenimento pari, ad esempio, a 0,1 % O2. In tale caso nella fase di riduzione dell?ossigeno, precedente quella di mantenimento, il rateo medio della velocit? di decremento del tenore di ossigeno, partendo da un valore iniziale di 20,95 % O2 ? ad esempio pari a 0,17 %O2/s.
In taluni casi, ad esempio con cicli di cottura di hamburger rispettivamente di manzo e maiale, per 1 kg di prodotto, preriscaldando la camera alla temperatura operativa di 240 ?C e settando ad esempio un tenore massimo di ossigeno nella fase di mantenimento pari a 0,1 % O2, la riduzione del contenuto di grassi supera il 90 % rispetto ad una cottura tradizionale a vapore in forno senza controllo del tenore di ossigeno. In tali casi nella fase di diluizione precedente quella di mantenimento il rateo medio della velocit? di decremento del tenore di ossigeno, partendo da un valore iniziale di 20,95 % O2 ? ad esempio pari a 0,16 %O2/s. A tale riguardo, la figura 3 mostra la riduzione dell?ossidazione degli acidi grassi con conseguente minor contenuto di sostanze dannose/cancerogene, ottenuta con il metodo secondo l?invenzione, in particolare per il ciclo di trattamento descritto.
Nella tabella riportata di seguito sono invece riportati gli indicatori dell?ossidazione degli acidi grassi e del colesterolo per il ciclo di trattamento decritto, secondo l?invenzione, a confronto con quelli misurati per un ciclo di trattamento tradizionale a vapore, a parit? di temperatura interna del prodotto di carne di bovino adulto, settata a 40?C.
Ancora, il metodo secondo l?invenzione, attuato con l?impiego di vapore surriscaldato, ha l?effetto di ridurre in modo considerevole i tempi di cottura. Infatti, lo scambio termico con contatto diretto tra il vapore surriscaldato e il prodotto inserito all?interno della camera di trattamento ? accresciuto dalla maggiore energia che il vapore surriscaldato contiene rispetto ad un vapore saturo. La maggiore capacit? di trasferire energia si traduce dunque in un minor tempo di trattamento, in particolare di cottura. Come riportato nel grafico illustrato in figura 6, che mostra l?andamento della temperatura all?interno della carne di manzo in funzione del tempo, la curva temperatura-tempo ottenuta per il metodo secondo l?invenzione ? caratterizzata da una maggiore pendenza, indicativa di un intervallo di tempo ridotto, per raggiungere la temperatura interna di 40 ?C. La medesima figura, in particolare, mostra tale andamento in linea continua, a confronto con l?andamento della stessa grandezza, in linea tratteggiata, per un ciclo di trattamento tradizionale.
Pi? in generale, la figura 4 mostra la riduzione % dei tempi di cottura secondo il metodo proposto, rispetto a un metodo tradizionale di cottura a vapore senza controllo del tenore di ossigeno, per diversi tipi di prodotti alimentari testati. Ad esempio, prodotti surgelati in quantit? pari a 1 kg sono stati trattati preriscaldando la camera alla temperatura operativa di 100 ?C e mantenendo il valore massimo di ossigeno pari a 0,1 %O2, partendo da un valore iniziale compreso tra 17 e 21 %O2. Quantit? similari in peso di salmone e pollo sono state trattate rispettivamente alla temperatura operativa di preriscaldamento di 130 ?C e 100 ?C, mantenendo poi un valore massimo di ossigeno pari a 0,1 %O2 in ciascun caso nella fase di mantenimento, partendo da un valore iniziale compreso tra 17 e 21 %O2.
Si osserva in particolare che il metodo secondo l?invenzione prevede la fase di riduzione del contenuto di ossigeno da un valore iniziale, ad esempio intorno al 21%, ad un valore massimo ammissibile, come indicato in precedenza, nel modo pi? rapido possibile. In pratica, il metodo prevede che sia gestita, mediante l?unit? di controllo, la generazione e l?alimentazione di vapore nella camera, cos? da diluire, ossia ridurre, in modo corrispondente il contenuto di ossigeno nella stessa camera.
Come evidenziato dalle figure 8 e 9 gi? menzionate, il metodo secondo l?invenzione consente dunque di trattare il prodotto in un ambiente in cui il tenore di ossigeno ? controllato entro un valore massimo ammissibile inferiore a 1%, preferibilmente inferiore a 0,25%.
Inoltre, il metodo consente di realizzare la fase di riduzione del tenore di ossigeno da un valore iniziale compreso tra 17 e 21% in un intervallo di tempo minore o uguale a 210 secondi, preferibilmente compreso tra 10 e 210 secondi.
Il metodo descritto a titolo esemplificativo ? suscettibile di numerose modifiche e varianti a seconda delle diverse esigenze.
Nella pratica attuazione dell?invenzione, i materiali impiegati, nonch? la forma e le dimensioni, possono essere qualsiasi a seconda delle esigenze.
Laddove le caratteristiche tecniche menzionate in ogni rivendicazione siano seguite da segni di riferimento, tali segni di riferimento sono stati inclusi al solo scopo di aumentare la comprensione delle rivendicazioni e di conseguenza essi non hanno alcun valore limitativo sullo scopo di ogni elemento identificato a titolo d?esempio da tali segni di riferimento.

Claims (17)

Rivendicazioni
1) Metodo per trattare termicamente prodotti alimentari, comprendente le fasi di:
a. predisporre una camera di trattamento, dotata di una apertura per l?inserimento di almeno un detto prodotto alimentare, di un elemento di chiusura per detta apertura, di un sensore di ossigeno posizionato all?interno di detta camera di trattamento e di un passaggio per lo scarico di fluidi all?esterno di detta camera;
b. preriscaldare detta camera di trattamento a una temperatura operativa per un ciclo di trattamento;
c. inserire un detto prodotto all?interno di detta camera di trattamento; d. chiudere detta camera di trattamento mediante detto elemento di chiusura; e. iniziare detto ciclo di trattamento, alimentando un flusso di vapore in detta camera di trattamento;
f. rilevare un valore iniziale del tenore di ossigeno all?interno di detta camera di trattamento mediante detto sensore di ossigeno;
g. ridurre progressivamente detto tenore di ossigeno all?interno di detta camera, alimentando detto flusso di vapore in funzione di detto tenore di ossigeno rilevato e facendo defluire ossigeno in eccesso attraverso detto passaggio di scarico, predisposto in condizione almeno parzialmente aperta verso l?esterno di detta camera, fino al raggiungimento di un detto tenore rilevato di ossigeno pari o inferiore a un valore massimo ammissibile dell?1%; h. mantenere detto tenore rilevato entro detto valore massimo ammissibile, monitorando detto tenore di ossigeno mediante detto sensore e ripetendo la fase g. di ridurre detto tenore di ossigeno, quando detto tenore di ossigeno rilevato supera detto valore massimo ammissibile;
i. interrompere detto ciclo di trattamento dopo un intervallo di tempo prefissato e/o il raggiungimento di un trattamento desiderato per detto prodotto.
2) Metodo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detto valore massimo ammissibile ? pari o inferiore a 0,5%, preferibilmente a 0,25%.
3) Metodo secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che prevede di realizzare la fase g. di riduzione del tenore di ossigeno da un valore iniziale compreso tra 17 e 21% in un intervallo di tempo minore o uguale a 210 secondi, preferibilmente compreso tra 10 e 210 secondi.
4) Metodo secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto vapore alimentato ? preventivamente surriscaldato mediante un dispositivo surriscaldatore associato a detta camera di trattamento.
5) Metodo secondo la rivendicazione 4, caratterizzato dal fatto che detta fase g. di ridurre detto tenore di ossigeno avviene azionando un dispositivo generatore di vapore associato a detta camera di trattamento e in opportuna relazione di fase detto dispositivo surriscaldatore, in modo tale da generare e alimentare detto flusso di vapore surriscaldato a una temperatura compresa tra 130?C e 600 ?C.
6) Metodo secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che durante detta fase h. di mantenere detto tenore rilevato detto passaggio di scarico viene chiuso, in modo da impedire il deflusso di vapore da detta camera di trattamento.
7) Metodo secondo la rivendicazione 6, caratterizzato dal fatto che durante detta fase h. di mantenere detto tenore rilevato, vengono azionati mezzi valvolari associati a detto passaggio, per mantenere la pressione all?interno di detta camera sostanzialmente pari a un valore desiderato, preferibilmente pari alla pressione atmosferica.
8) Metodo secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che durante detta fase g. di diluizione detto sensore di rilevamento registra una velocit? media di decremento di detto tenore di ossigeno rilevato compresa tra 0,1 e 2 %O2/s, preferibilmente tra 0,15 e 2%O2/s, ancora pi? preferibilmente tra 0,2 e 2%O2/s.
9) Metodo secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che prevede l?ulteriore fase di azionare un gruppo di ventilazione all?interno di detta camera di trattamento, per rendere uniforme la distribuzione dei gas e della temperatura all?interno di detta camera di trattamento.
10) Metodo secondo la rivendicazione 9, caratterizzato dal fatto che prevede detto gruppo di ventilazione all?interno di detta camera di trattamento ? azionato dopo un intervallo di tempo massimo di spegnimento pari o inferiore a 3 minuti dalla fase e. di iniziare detto processo di trattamento.
11) Metodo secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che durante la fase h. di mantenere detto tenore rilevato di ossigeno prevede di chiudere detto passaggio di scarico, in modo da sigillare detta camera di trattamento.
12) Metodo secondo la rivendicazione 11, caratterizzato dal fatto che durante la fase h. di mantenere detto tenore rilevato di ossigeno prevede di ridurre detto flusso di vapore surriscaldato.
13) Metodo secondo la rivendicazione 12, caratterizzato dal fatto che durante la fase h. di mantenere detto tenore rilevato di ossigeno prevede di operare il ricircolo di detto flusso di vapore all?interno di detta camera di trattamento.
14) Metodo secondo la rivendicazione 13, caratterizzato dal fatto che prevede di convogliare detto flusso di vapore in ricircolo attraverso un detto dispositivo surriscaldatore, per operarne il surriscaldamento.
15) Metodo secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che per un detto prodotto vegetale detta temperatura operativa ? compresa tra 60?C e 130?C, preferibilmente ? pari a 100?C.
16) Metodo secondo una delle rivendicazioni da 1 a 14, caratterizzato dal fatto che per un detto prodotto animale detta temperatura operativa ? compresa tra 60?C e 300?C, preferibilmente tra 100?C e 250?C.
17) Metodo secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che in dette fasi di ridurre e mantenere detto tenore di ossigeno, detto flusso di vapore ? alimentato mediante il controllo operato da una unit? di controllo di detta camera di trattamento, configurata in modo tale da controllare detto flusso di vapore in funzione di detto tenore di ossigeno rilevato.
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