ITPN20000054A1 - Forno di cottura con controllo della sterilizzazione - Google Patents

Description

Descrizione del Brevetto per Invenzione Industriale intitolato: "FORNO DI COTTURA CON CONTROLLO DELLA STERILIZZAZIONE"

La presente invenzione si riferisce ad un forno per la cottura di alimenti, in particolare per l’impiego in collettività', dotato di speciali caratteristiche atte ad informare 1'utilizzatore della carica batterica presente nell'alimento, ed in particolare ad informare sulla durata in cui l'alimento appena cotto può essere conservato.-E' noto che i forni di cottura di alimenti trasferiscono il calore dall'esterno dell'alimento all'interno, e questo porta al fatto che l'alimento subisce un trattamento termico differente ed in particolare la parte piu’ interna dell'alimento raggiunge la temperatura adeguata per la cottura in un tempo piu' lungo, ed in definitiva questa parte interna viene cotta di meno.

Questo fenomeno, ben noto, e' in particolare rilevante per quei tipi di alimenti che si presentano come una massa compatta con poca superficie verso l'esterno rispetto al volume dell'alimento; tali alimenti sono principalmente carni in pezzi interi, carni arrotolate, macinate, polpettoni etc.-Per evitare il fenomeno di una cottura disomogenea o scadente all'interno dell'alimento, e' noto disporre delle sonde termometriche, in particolare a spillone, che vengono inserite all'interno dell'alimento; l'informazione di temperatura che viene fornita da queste viene utilizzata per comandare il ciclo di cottura, in alternativa ai cicli di cottura programmati in funzione del tempo di cottura.-Tuttavia anche l'impiego di sonde termometriche non risolve il problema di una corretta informazione sul rischio di un alimento che, benché’ cotto, può presentare ancora una carica batterica inaccettabile.-Infatti e' noto che la carica batterica residua in un alimento cotto dipende in modo sostanziale dalla permanenza di un livello minimo di temperatura per un definito periodo di tempo, e tale informazione non e' automaticamente disponibile con i forni secondo la tecnica nota; in questi la temperatura viene registrata in modo continuo o ad intervalli prestabiliti durante il ciclo di cottura, e solamente alla fine di questo un operatore esperto può' valutare se la carica batterica residua e' accettabile o no.-Tuttavia questa informazione e' disponibile solo se e' presente un operatore addestrato, ed anche in questo caso solo a fine cottura, cosi' che se si valuta che la carica batterica e' ancora eccessiva, essendo il ciclo di cottura già' terminato, si possono creare delle condizioni di incertezza potenzialmente pericolose.-Inoltre non vi e' alcuna indicazione automatica sulla durata del periodo di tempo nel quale l'alimento appena cotto può' essere conservato prima che la carica batterica torni ad aumentare fino ad un livello inaccettabile, e per finire, se viene impiegato uno spillone termometrico inserito entro l'alimento per comandare il ciclo di cottura, non vi e' alcuna certezza che la temperatura misurata sia proprio la temperatura del punto piu' freddo dell'alimento.-Un ulteriore fondamentale elemento di incertezza e quindi di potenziale pericolosita' e' dovuto al fatto che gli alimenti hanno caratteristiche affatto diverse e che, come ben noto all'esperto del settore, la carica batterica di un certo alimento che ha subito un ciclo di cottura standard e che per questo può' presentare una carica batterica significativamente ridotta, può' invece risultare ancora inaccettabilmente elevata per un altro tipo di alimento se sottoposto allo stesso ciclo di cottura.-Per finire, un ulteriore elemento che preme sui produttori di forni per la cottura di alimenti e' la Direttiva Europea 93/43 (Direttiva HACCP: Hazardous analysis and Criticai Control Point) intesa ad introdurre requisiti di igiene e sicurezza relativamente alla conservazione, cottura di alimenti.-Sorge quindi 1'esigenza di disporre di una forno di cottura, in particolare per l'alimentazione di collettività', che consenta l'eliminazione o quanto meno la riduzione degli inconvenienti e dei rischi sopra elencati e la cui realizzazione sia semplice, ed utilizzi le tecnologie disponibili; inoltre l'impiego di tale forno deve essere semplice ed alla portata di un operatore di normali forni di cottura di alimenti, in particolare per collettività -Tali scopi, con altre caratteristiche dell'invenzione, sono conseguiti mediante un forno realizzato e funzionante secondo le rivendicazioni che seguono.-L'invenzione può' concretizzarsi secondo una forma di realizzazione preferenziale e non limitativa qui descritta in dettaglio ed illustrata a solo scopo esemplificativo e non limitativo con riferimento alle figure allegate, in cui: - la fig. 1 mostra una vista simbolica del cruscotto di comando e visualizzazione di un forno secondo l’invenzione, - la fig. 2 mostra una vista laterale di una sonda termica realizzata a spillone, secondo l'invenzione,

- la fig. 3 mostra nella stessa rappresentazione reticolare il diagramma dell'andamento della temperatura interna di un alimento e dell'effetto sterilizzante F (definito in seguito) in funzione del tempo di cottura,

la fig. 4 mostra lo schema di flusso logico del funzionamento di un forno di cottura secondo l'invenzione, - la fig. 5 mostra una tabella rappresentativa di una classificazione secondo criteri HACCP di una pluralità' di differenti alimenti.-L'invenzione si basa essenzialmente sulle seguent considerazioni: dato che, come noto, la carica batterica in u alimento varia in funzione sia della temperatura sia del temp a detta temperatura a cui viene -sottoposto l'alimento, e possibile: tracciare una funzione che leghi la riduzione dell carica batterica ad entrambi questi parametri e che quindi si rappresentativa dell'andamento della carica batterica stessa.

Comunemente tale funzione e' la funzione F, definita: Misura dell'effetto sterilizzante F raggiunto in cottura (funzione della tipologia di prodotto e dei microrganismi presenti con maggiore probabilità’)

dove :

F effetto sterilizzante o letalità

Dto = tempo di riduzione decimale del microrganismo di riferimento: rappresenta il tempo di esposizione alla temperatura costante TQ necessario a ridurre di 10 volte la concentrazione di cellule vitali, ovvero il tempo occorrente per ottenere l’inattivazione del 90% delle cellule o delle spore inizialmente presenti.

temperatura di riferimento (ad es. 71 C per la pastorizzazione)

N0 = concentrazione microbica iniziale

N = concentrazione microbica finale

n = numero di riduzioni decimali risultanti.-

Definita quindi la funzione della riduzione della carica batterica, si possono definire una pluralità' di gradi di riduzione nota della medesima, a cui corrispondono rispettivi valori F0, F1, F2 ...Fn che può' assumere tale funzione F.-Come verrà meglio esemplificato in seguito, a detti valori si possono associare prefissati periodi di conservabilita ’ (shelf life) degli alimenti trattati.-In sintesi si utilizza una funzione convenzionalmente stabilita e riconosciuta dell'andamento della carica batterica in un alimento, e vengono individuate sperimentalmente alcune caratteristiche dell'igiene dello stesso alimento e della sua attitudine ad essere conservato prima che la sua carica batterica risalga ad un livello inaccettabile.-A queste caratteristiche viene associata quindi una pluralità' di valori corrispondenti che può' raggiungere tale funzione F; e' evidente a questo punto che se si traccia in modo sostanzialmente continuo l'andamento di F durante un ciclo di cottura, si può' rilevare il momento in cui questa funzione raggiunge successivamente i diversi valori di F prima determinati, e cosi' e' possibile essere continuamente informati sulla variazione della carica batterica ed in definitiva il ciclo di cottura può' essere determinato anche da un opportuno confronto tra i valori successivamente raggiunti da detta funzione F e dei valori predeterminati.-Inoltre, per rendere l'invenzione particolarmente interessante ed aderente alla diversa realta' degli alimenti da cuocere, si può' ritagliare tale procedimento programmando il forno, o meglio opportuni dispositivi di elaborazione che lo controllano e comandano, inserendovi un'informazione sulla natura dell'alimento in cottura; piu' precisamente, con un opportuno comando, di cui si tratterà' in seguito, possono essere inseriti due o piu' categorie di pericolosità' microbiologica associate agli alimenti da cucinare

Ciascuna di queste categorie e' caratterizzata da differenti concentrazioni microbiche iniziali NO e valori di <D>to <e z>-Pertanto, in corrispondenza di prefissati valori di concentrazione microbica finale N correiabili con differenti periodi di conservazione, si hanno differenti valori di

n che variano a seconda della natura dell'alimento.-Il calcolo di F si effettua integrando la temperatura T nel tempo t mediante la seguente relazione ottenuta da una elaborazione di (1)

dove:

T = temperatura al centro dell'alimento (funzione del tempo) t1_ = istante a cui corrisponde una temperatura superiore ad uno specificato valore (es. 50 C)

t2 = istante di fine lettura

z = incremento di temperatura rispetto a TO che consente una riduzione decimale di Dto (funzione delle caratteristich di termoresistenza dei singoli microrganismi) e quindi e' una costante caratteristica del tipo di alimento.-Con riferimento alla figura 3, viene mostrata, con la curva _ l'andamento della temperatura del cuore, cioè' della zona piu' interna, di un tipico pezzo di carne di pollo, e con la curva S, l'andamento della funzione F sopra definita .-Dal grafico si nota che l'andamento fortemente crescente della funzione F a partire dal tempo minimo di circa 35 minuti, ed inoltre che ad una temperatura di 90 C, corrisponde una F di oltre 460 e tale dato sara ' ripreso nell'esempio che verrà dato piu' sotto.-Con riferimento alla figura 1, si osservi che il cruscotto 1 comprende un termostato 2, un timer 3 ed un eventuale selettore cicli 4; tali mezzi sono ben noti ed impiegati nello stato della tecnica.

Il cruscotto di un forno secondo 1'invenzione comprende anche:

- una pluralità' di mezzi di selezione 5, 6 (nella figura realizzati da pulsanti),

- un visore 7 atto a produrre informazioni sullo stato della riduzione della carica batterica in relazione al procedimento di cottura in corso.-E' anche noto che alimenti di differente natura presentano normalmente differenti caratteristiche di riduzione della carica batterica in funzione della temperatura di cottura e della durata di questa;

Allo scopo di meglio esemplificare tale circostanza, nella figura 3 e' mostrata una tabella in cui sono raccolti, sotto la Classifreazione HACCP, alcuni esempi di alimenti ad alto rischio e gli alimenti a medio rischio dal punto di vista batteriologico, e rispettivi codici A e B.

Esempio; Alimento: pollo

NQ (concentrazione microbica iniziale) = 10<4 >cellule/grammo N (conc. micr. finale per consumo entro 5 ore)= 10<2 >cellule/g TQ = 71 C (temperatura di pastorizzazione)

Microrganismo di rif.:

Calcolo del valore di sicurezza FQ necessario al conseguimento di una concentrazione microbica finale N:

ossia, il risultato sani tificante richiesto raggiungibile mediante un trattamento termico la cui efficacia equivale alla permanenza per 0.46 minuti alla temperatura costante d,i. 71oC.

Poiché' la formula per il calcolo in tempo reale dell'effettivo valore di F e':

la condizione di sicurezza richiesta e’ rappresentata da:

Durante la cottura il valore di F viene calcolato in modo continuo, e confrontato con valori F0, 1 , F2 ...Fn contenuti in una predefinita tabella, in cui detti valori sono associati e caratteristici a seconda della categoria dell'alimento in esame.-Nell'esempio e nella figura 3 risulta a fine cottura, e cioè' dopo circa 45 minuti, F=460, per cui la condizione di sicurezza risulta ampiamente soddisfatta poiché' si e<1 >ottenuta una riduzione della carica batterica

cioè' una riduzione della carica batterica di 1000 volte.-A questo punto all'esperto del settore sara' chiara la modalità' del funzionamento del forno secondo l'invenzione: infatti l'operatore seleziona una delle categorie a cui appartiene l'alimento da cuocere (ad es. A oppure B) e introduce tale informazione con i mezzi di selezione 5, 6. (Ovviamente l'esempio non limitativo non esclude che le categorie di alimenti siano più di 2, e che naturalmente detti mezzi siano in grado di trasmettere esattamente l'identificazione della categoria di alimento selezionata.-Inoltre si inserisce uno spillone termometrico 11, collegato ad opportuni circuiti di decodifica per fornire segnali compatibili ed utilizzati da un opportuno dispositivo di elaborazione e controllo, non mostrato.-Per il resto, il forno di cottura viene programmato a tempo o a temperatura in modo del tutto tradizionale.

All'inizio della cottura, il dispositivo di elaborazione e controllo inizia contestualmente a calcolare l'integrale della formula (1) allo scopo di fornire istante per istante il valore di F.-Ad ogni istante, detto dispositivo di elaborazione e controllo confronta automaticamente il valore di F, appena calcolato, con una serie di valori F0 , F1, F1 ...Fn predefiniti e memorizzati opportunamente.

Tali valori vengono determinati sperimentalmente per ogni categoria alimentare A oppure B, precedentemente selezionate mediante detti mezzi 5, 6, allo scopo di individuare il corrispondente tempo di conservazione massimo accettabile, prima che carica batterica aumenti di nuovo ad una valore inaccettabile.

Ad es. ad un determinato valore di FI si associa un determinato codice, ad es. "SAFE 1" da trasmettere a detto visore 7, e così via per gli altri valori di F predeterminati, come esemplificato nella seguente tabella: valore di F Visore TEMPO CONSERVAZIONE

Al codice SAFE-0, ad es., corrisponderà per ogni categoria di alimento selezionato, un tempo di consumazione massimo di 5 ore, mentre al codice SAFE-1 potrà corrispondere una durata di un giorno se correttamente refrigerato.-In tal modo alla fine della cottura l'operatore viene immediatamente informato se l'alimento presenta una valore di carica batterica accettabile e quanto tempo l'alimento stesso può essere conservato senza rischio in particolari condizioni ambientale prestabilite.-(ad es. refrigerazione).-Può' tuttavia presentarsi l'inconveniente che, anche dopo il termine del ciclo di cottura regolarmente eseguita, il valore di F, cioè' Fmis, si trovi inferiore ad un valore minimo prefissato, cioè' ad un valore FO a cui corrisponde la soglia,minima di conservabilita<1 >di 5 ore.-Un vantaggioso perfezionamento dell'invenzione consiste allora nella adozione di particolari modalità' di comparazione, elaborazione e di comando tali che, sotto detta circostanza {Fmis < FO) il ciclo di cottura prosegue automaticamente fino almeno a che il valore di F raggiunge il valore di FO .-Naturalmente tale procedimento può' essere vantaggiosamente accompagnato da ulteriori dispositivi che informino l'operatore, ad es., mediante segnalazioni ottiche e/o acustiche, che la cottura viene automaticamente prolungata per il tempo necessario al raggiungimento della condizione Fmig > FO .

Un ulteriore perfezionamento dell<' >invenzione consiste nel realizzare detta sonda termometrica a spillone 11 in modo che questa presenti una pluralità' di punti distinti 20, 21, ...25 ciascuno dei quali sia atto a misurare la rispettiva temperatura e a inviare l'informazione a detto dispositivo 10.

Tale perfezionamento consente che, se lo spillone viene posto in modo poco corretto entro l'alimento da cuocere, la presenza di più sonde termometriche invia rispettive temperature, generalmente diverse, tra cui può' essere individuata la temperatura inferiore.-Tale temperatura inferiore rappresenta la temperatura del punto che più probabilmente e' il punto piu' freddo dell'alimento, e pertanto può' essere automaticamente scelta come quella temperatura su cui basare il calcolo del valore di F, che naturalmente viene scelto per lo svolgimento dei procedimenti conseguenti.

Claims (1)

1. RIVENDICAZIONI 1) Forno per cottura di alimenti, in particolare per l'impiego in collettività', comprendente una sonda atta ad essere inserita all'interno dell'alimento in cottura e a generare un segnale elettrico, rappresentativo della temperatura registrata, trasmesso ad un opportuno dispositivo di elaborazione e controllo, caratterizzato dal fatto che detto dispositivo di elaborazione è atto ad elaborare una informazione (F) dipendente in modo combinato sia dalle temperature registrate da detta sonda sia dal tempo di cottura, e che detta informazione e' un valore rappresentativo della riduzione della carica batterica presente nell'alimento.- 2) Forno per cottura di alimenti secondo la riv. 1, caratterizzato dal fatto di essere inoltre dotato di mezzi di selezione (5, 6) atti a classificare gli alimenti in cottura secondo predefinite categorie (A, B) e ad inviare una molteplicità' di predefiti valori {F0, F·1 , F2--Fn), dipendenti dalla categoria selezionata, verso detto dispositivo di elaborazione, il quale e<1 >atto ad eseguire la comparazione tra il valore elaborato di F con detti valori (FQ, F 1 F2..Fn), e produrre rispettivi segnali {UNSAFE, SAFE-0, SAFE-1..), corrispondenti al risultato di detta comparazione, verso un opportuno mezzo di segnalazione (7) . - 3 ) Forno per cottura di alimenti secondo la rivendicazione 2 , caratterizzato dal fatto che se detta comparazione individua un valore di detta informazione inferiore ad un limite predeterminato ( F0 ) , viene automaticamente prodotto ed inviato uno specifico segnale di avvertimento (UNSAFE) . - 4) Forno per cottura di alimenti secondo la rivendicazione 3, caratterizzato dal fatto che se a cottura ultimata detta comparazione presenta un risultato di F inferiore ad un limite predeterminato (FO) , il ciclo di cottura viene automaticamente proseguito fino a che il risultato di detta comparazione raggiunge valore predefinito (FQ), ed il messaggio visivo viene aggiornato in coerenza (UNSAFE > SAFEO).- 5) Forno di cottura secondo la rivendicazione 2 o 3 o 4, caratterizzato dal fatto che detti rispettivi segnali visivi (UNSAFE, SAFE-0, SAFE-1, SAFE-2 ...) sono rappresentativi della durata di tempo in cui detti alimenti possono essere conservati dopo il procedimento di cottura. 6) Forno di cottura secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detta elaborazione viene calcolata effettuando l'integrazione della funzione rappresentativa di una temperatura dell'alimento di cottura.- 7 ) Forno di cottura secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detta sonda e' uno spillone (11) dotato dì una pluralità' di sensori di temperatura disposti in differenti posizioni (20, 21, ..25), e che detto dispositivo di elaborazione seleziona per il calcolo di detta informazione in tempo rale (P) la temperatura piu' bassa rivelata da detta pluralità' di sensori di temperatura.