ITUA20164431A1 - Procedura per il miglioramento nella struttura degli alimenti prima della loro cottura e relativa apparecchiatura - Google Patents

Procedura per il miglioramento nella struttura degli alimenti prima della loro cottura e relativa apparecchiatura Download PDF

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Description

TITOLO: “Procedura per il miglioramento nella struttura degli alimenti prima della loro cottura e relativa apparecchiatura.”
BACKGROUND DELL'INVENZIONE.
Campo di applicazione dell’invenzione.
I campi di applicazione dell'Invenzione in esame possono essere identificati in:
Ricerca nelle tecnologie dell'alimentazione.
Grande, piccola ristorazione e ristorazione collettiva.
Grande, piccola distribuzione degli alimenti.
La presente Invenzione si riferisce ad un nuovo tipo di dispositivo e al procedimento ad esso legato, per il trattamento di pre-cottura e successiva fase di cottura di tutti i cibi, in particolar modo per quelli di origine animale.
Stato dell'Arte.
Il trattamento di alcune tipologie di cibo prima della cottura risulta essere di basilare importanza per conferire al suddetto cibo alcune caratteristiche essenziali per il consumo umano, non solo per quello che riguarda l'aspetto nutrizionale ma anche quello legato al gusto ed al piacere dell'alimentazione. In tal senso parametri come la facilità di masticazione e l'omogeneità dei tessuti dell'alimento non sono trascurabili e possono incidere profondamente nel successo di vendita e sulla distribuzione del prodotto. Parlando di carni, ad esempio, lo stato dell'arte attuale prevede, per alcuni tagli di questo alimento, dei protocolli di lavorazione affinché la struttura possa modificarsi ed esaltare delle caratteristiche a scapito di altre. E' da notare che l'omissione di questi protocolli di lavorazioni antecedenti la cottura, rendono questo alimento non appetibile e quasi impossibile da mangiare. La procedura più importante ai fini di questa trasformazione è quella denominata Frollatura in cui il muscolo perde la propria rigidità per effetto di trasformazioni enzimatiche, chimico e fisiche trasformandosi in carne per l'alimentazione umana. Possiamo definire questa fase antecedente la cottura come Maturazione della carne. Attualmente le Frollatura consta in uno stazionamento della carcassa dell'animale, una volta aperta e pulita, in posizione verticale in un ambiente a temperatura ed umidità controllata. Durante la Frollatura intervengono fenomeni che incidono poi anche da un punto di vista del fattore commerciale: ad esempio l'abbassamento del valore del PH (ovvero del grado di acidità) del muscolo e la relativa perdita di acqua dal tessuto. Tale fenomeno modifica il peso dell'alimento e quindi la resa economica del taglio di carne. La durezza di base di una carne, ovvero la sua caratteristica di tenerezza, è un parametro che dipende anche dal tessuto connettivo in essa presente, oltre che dai parametri di quantità e qualità dei legami crociati. La fase della cottura tradizionale, quella effettuata ad alta temperatura, modifica i parametri della tenerezza in un range più accettabile ma così facendo compaiono nell'alimento delle caratteristiche non desiderate. Quelle più rilevanti sono:
1. La forte perdita di idratazione sia delle proteine che dei glucidi. Tale situazione comporta spesso in cucina l'utilizzo di salse e sostanze da aggiungere all'alimento per reidratarlo e renderlo morbido.
2. La perdita di sostanze nutritive.
3. Un aspetto poco invitante.
Da ultimo bisogna poi sottolineare che non tutti i tagli di carne sono uguali e quindi i processi di Maturazione e cottura vengono a dipendere da variabili difficilmente controllabili ed assimilabili ad un procedimento unico e standard per tutte le tipologie di carne. Al cospetto di questa eterogeneità di comportamento in molte categorie di cibo, è stato avviato uno studio sugli alimenti per capire come poter migliorare lo stato dell'arte della Maturazione e cottura della carne per ottenere, da diversi tipologie di muscolo di animali, un prodotto di maggiore qualità e appetibilità di quella ottenibile oggi con la tecnica nota, con una resa migliore sotto tutti i punti vista (masticabilità, idratazione del cibo, presenza di maggior sostanze nutritive etc). Tale risultato, oltremodo, si è visto impattare positivamente anche nella resa economica data dal commercio di questi alimenti. Lo studio in esame ha portato alla sintesi di una procedura e di un dispositivo oggetto dell'Idea dell'Invenzione.
Nell’arte nota brevettuale è stato riscontrato un brevetto (DE102004011922) in cui un dispositivo ad ultrasuoni viene usato per agevolare la pelatura di ortaggi, in particolare patate.
DESCRIZIONE DELL'INVENZIONE.
Procedura.
L'Invenzione consiste nella definizione di una procedura (e di un relativo trovato) su basi prima teoriche e poi sperimentali, che hanno permesso di progettare e realizzare una macchina per il trattamento degli alimenti nella fase di Maturazione e sia nella fase della cottura, integrando così al massimo i benefici di entrambi i procedimenti. Portando ad esempio la carne, si è cercato di capire come ottenere un metodo di Maturazione che esaltasse ancor di più le caratteristiche dell'alimento e lo facesse raggiungere uno stato di Maturazione migliore di quello della tecnica nota. Chiameremo questo nuovo tipo di Maturazione come “Maturazione Spinta”. Per ottenere la Maturazione Spinta si è ricorso ad un sistema fisico per modificare le caratteristiche della carne che caratterizzano la Durezza finale, ovvero l'elevata presenza, in taluni tagli di questo alimento, di tessuto connettivo del quale abbiamo parlato nel paragrafo “Stato dell'Arte”. Escludendo a priori un procedimento di aggiunta di sostanze esterne, è stata scelta un'azione di modellazione meccanica sul tessuto fornita in primis da onde di energia cinetica trasmesse da trasduttori ultrasonici. Tali dispositivi possono infatti emettere, con diversi livelli di intensità e frequenza, delle onde sonore ad alta frequenza che impattando sul tessuto dell'alimento quando immerso in un liquido, provocano una grande modificazione della Durezza di base dell'alimento stesso. Ciò è possibile perché le onde ultrasoniche all'interno del liquido creano la formazione di piccole bolle d'aria le quali, per effetto della disomogeneità di pressione nel liquido stesso, implodono e permettono di rilasciare la loro energia cinetica sulle fibre dell'alimento. Tale procedura è stata sviluppata con le seguenti condizioni:
1. La carne deve trovarsi immersa in un liquido per essere investita in maniera efficace dagli ultrasuoni ma racchiusa all'interno di un contenitore per permettere di non essere contaminata dal liquido stesso del trattamento; tale contenitore deve consentire, inoltre, l'aggiunta di sostanze aromatiche e/o di marinatura durante la maturazione. Si è dimostrato infatti che durante questa fase, la marinatura e la presenza di sostanze aromatiche, viene particolarmente esaltata rispetto alla tecnica nota. Il contenitore che ospita l'alimento deve quindi essere impermeabile ai liquidi ma permeabile alle onde ultrasoniche trasmesse nel liquido, effettuando esso stesso in maniera efficace, una trasduzione di queste onde al suo interno. Tale parametro deve essere preso in considerazione durante il pilotaggio elettrico dei trasduttori; durante tale sequenza, infatti, si deve considerare la funzione di trasferimento dell'energia nel contenitore. La presenza del contenitore impermeabile ai liquidi, permeabile alle onde ultrasoniche, è quindi imprescindibile per l'ottenimento di una Maturazione Spinta ad Ultrasuoni che consenta importanti modificazioni fisico/strutturali dell'alimento.
2. La temperatura dell'alimento durante la maturazione spinta ad ultrasuoni deve essere mantenuta costante per avere un eccellente efficacia. Per far si che si verifichi questa condizione, è necessario che la temperatura dell'acqua che avvolge il contenitore in cui è inserito l'alimento da trattare con il bombardamento delle onde ultrasoniche, sia controllata e quindi mantenuta al giusto valore tramite un ricircolo che le consenta l'omogeneità nella distribuzione della energia termica.
3. La modulazione e la discretizzazione dell'intensità del segnale ultrasonico, la durata, il range di frequenze e il duty cycle, vengono stabiliti secondo una Funzione frutto dell'Idea dell'Invenzione. Vengono stabiliti quindi, per ogni tipo di alimento a cui viene sottoposto il processo della Maturazione Spinta ad Ultrasuoni, una gamma di frequenze (DeltaF) [Fig7 (70)] un range di Potenza (DeltaI) [Fig7 (71)] un range di durata (DeltaT) [Fig7 (72)] ed una range del ciclo di emissione degli ultrasuoni nell'unità di tempo, ovvero il Duty Cycle (DeltaD) [Fig7 (73)].
Dispositivo.
Il Dispositivo realizzato sulla base dell'Idea dell'Invenzione consta nelle sue parti principali in una vasca di acciaio inox o altro materiale [Fig1 (10)] dotata di coperchio a tenuta stagna [Fig1 (11)] ed allestita con uno o più array di trasduttori per onde ultrasoniche [Fig1 (12)] capaci di trasmettersi nella sua cavità. Il liquido all'interno della vasca [Fig1 (18)] è messo in circolo tramite una pompa [Fig1 (13)] mentre una seconda pompa di aspirazione d'aria [Fig1 (14)] permette di creare uno stato di sottovuoto, quando necessario, tra il liquido contenuto nella vasca [Fig1 (18)] ed il coperchio a tenuta stagna [Fig1 (11)]. Sono presenti degli elementi riscaldanti [Fig1 (15)] dei sensori di pressione [Fig1 (16)] di temperatura [Fig1 (17)] e livello del liquido [Fig.1 (100)]. Tutti i dispositivi elencati inseriti nella vasca, quindi quelli che generano onde ultrasoniche [Fig1 (12)], che misurano pressione [Fig1 (16)], la temperatura [Fig1 (17)], il livello del liquido [Fig.1 (100)], quelli che riscaldano [Fig1 (15)], che generano il sottovuoto [Fig1 (14)] e che movimentano il liquido all'interno della vasca [Fig1 (13)] sono controllati da un'unità esterna logica [Fig1 (19)] dotata degli appositi driver e con un'interfaccia utente che permette all'operatore di eseguire un monitor degli stati e/o di programmare e/o editare le funzioni desiderate. In particolar modo il sensore del livello del liquido [Fig.1 (100)] permette di spegnere automaticamente il dispositivo oggetto dell'Idea dell'Invenzione, per evitare che l'azione delle onde ultrasoniche senza il liquido contenuto nella vasca (o con un livello troppo basso) possa distruggere la stessa apparecchiatura e/o renderla pericolosa per l'utente. Il dispositivo realizzato secondo l'Idea dell'Invenzione di Fig.1 capace di eseguire il trattamento anch'esso secondo l'Idea dell'Invenzione descritto nel capitolo “Descrizione dell'invenzione: Procedura”, è progettato per ospitare al suo interno il contenitore di [Fig.2 (20)]. Tale contenitore è dotato di lato apribile [Fig.2 (21)] con chiusura ermetica [Fig.2 (22)] e costituito da materiale semi-rigido permeabile sia ad un condizionamento in temperatura fornito dall'esterno e sia alle onde ultrasoniche generate al suo esterno. All'interno del contenitore di Fig.2 è collocato l'alimento da trattare [Fig.2 (23)]. All'interno del suddetto contenitore è possibile inserire oltre all'alimento, anche un liquido di marinatura [Fig.3 (31)] e/o sostanze di contorno che possono migliorare le caratteristiche olfattive e/o del gusto e/o nutrizionali dell'alimento. La struttura del contenitore dell'alimento [Fig.4 (40)] è progettata con un materiale semi-rigido tale da conferire una spiccata permeabilità alle onde ultrasoniche [Fig.4 (41)] provenienti dall'esterno dai trasduttori ultrasonici [Fig.1 (12)]. Tali onde si propagano all'interno [Fig.4 (42)] grazie alle proprietà del materiale con il quale è costruito il contenitore secondo l'Idea dell'Invenzione [Fig.4 (40)].
PROCEDURA DI MATURAZIONE SPINTA AD ULTRASUONI TRAMITE DISPOSITIVO SECONDO L'IDEAD DELL'INVENZIONE.
Uno o più contenitori dell'alimento [Fig5 (52)] vengono posti all'interno del dispositivo per la Maturazione Spinta ad Ultrasuoni, e più precisamente all'interno della vasca [Fig5 (50)] automaticamente riempita con il liquido [Fig5 (51)] sotto lo stretto controllo del sensore di livello [Fig5 (500)]. A questo punto viene attivata la procedura del trattamento mediante i trasduttori ultrasonici [Fig5 (54)]. Le onde ultrasoniche [Fig5 (57)] colpiscono i contenitori [Fig5 (52)] i quali trasmettono la loro energia interno dei contenitori stessi [Fig5 (58)]. Il sistema di condizionamento della temperatura del liquido si attiva tramite elementi riscaldanti [Fig5 (53)] mentre il ricircolo del liquido viene effettuato tramite la pompa [Fig5 (55)] per meglio distribuire l'energia termica. Il sensore di temperatura [Fig5 (56)] esegue il monitor di tale parametro mentre tutto il controllo viene gestito dall'unità di logica centrale [Fig5 (59)]. Una volta eseguito il trattamento di Maturazione Spinta ad Ultrasuoni, l'alimento all'interno degli appositi contenitori [Fig2 (23)] presenta caratteristiche fisico/strutturali migliori di un procedimento di Maturazione standard, ovvero quello dello Stato dell'Arte attuale. Il dispositivo realizzato secondo l'Idea dell'Invenzione a questo punto può effettuare opzionalmente la cottura dell'alimento.
PROCEDURA DI COTTURA TRAMITE DISPOSITIVO SECONDO
L'IDEA DELL'INVENZIONE.
Una volta sigillato il coperchio superiore [Fig6 (61)] della vasca [Fig6 (60)] si attivano gli elementi riscaldanti [Fig6 (62)] per ottenere una temperatura ideale del liquido [Fig6 (603)] e si aumenta la velocità della pompa [Fig6 (63)] per creare una maggiore e sostenuta azione cinetica data dal movimento del liquido [Fig6 (67)] sul contenitore dell'alimento [Fig6 (65)]. Quest'azione del fluido, data dalla sua aumentata energia cinetica fornita dalla pompa [Fig6 (63)], viene trasmessa all'interno del contenitore [Fig6 (65)] grazie alla natura semi-rigida del materiale di cui è composto. Si attivano quindi i trasduttori ultrasonici [Fig6 (64)] utilizzando una diverso profilo di emissione d'energia rispetto a quello fornito durante la fase della Maturazione Spinta ad Ultrasuoni. Contemporaneamente si attiva la pompa [Fig6 (68)] per aspirare l'aria contenuta all'interno della vasca al di sopra del livello dell'acqua. La realizzazione del vuoto tra liquido [Fig6 (603)] e coperchio superiore [Fig6 (61)] permette di aumentare l'efficacia della stimolazione ad ultrasuoni al contenitore immerso, ora amplificata anche dal forte movimento cinetico impresso all'acqua [Fig6 (67)] dalla pompa [Fig6 (63)]. Tutte queste funzioni sono attivate e regolate dall'unità logica di controllo [Fig6 (69)] sotto stretto controllo delle indicazioni del sensore di temperatura [Fig6 (601)] e quello di pressione [Fig6 (602)]. Una volta completata la procedura di cottura è possibile estrarre l'alimento dalla vasca [Fig6 (60)] e dal relativo contenitore [Fig6 (65)].
COMPARAZIONE DEI VANTAGGI DEI PROCESSI DI MATURAZIONE SPINTA AD ULTRASUONI SECONDO L'IDEA DELL'INVENZIONE.
Vengono qui ora descritti i vantaggi ottenuti dai procedimenti di Maturazione Spinta ad Ultrasuoni secondo le procedura ed il dispositivo descritto secondo l'Idea dell'Invenzione.
• Nella Maturazione Spinta ad Ultrasuoni l'alimento raggiunge un grado di omogeneità dei tessuti superiore allo stato dell'arte della Maturazione classica. Ciò facilità la cottura, migliora la masticabilità e le qualità nutrizionali dell'alimento trattato.
• Nella Maturazione Spinta ad Ultrasuoni si ottiene una drastica riduzione della Durezza di base dell'alimento se paragonata allo stato dell'Arte della Maturazione classica.
• Nella Maturazione Spinta ad Ultrasuoni si esegue una trasformazione del tessuto connettivo dell'alimento nella sua forma gelatinosa in quantità superiore allo stato dell'arte della Frollatura.
• Nella Maturazione Spinta ad Ultrasuoni si ottiene una drastica riduzione dei tempi di Frollatura se paragonati allo stato dell'arte.
• Nella Maturazione Spinta ad Ultrasuoni si ottiene una minore perdita di acqua dai tessuti rispetto allo stato dell'arte della Frollatura.
• Nella Maturazione Spinta ad Ultrasuoni è possibile integrare nell'alimento una marinatura e/o sostanze aromatiche con efficacia superiore rispetto alla tecnica nota nel trattamento dei cibi.
COMPARAZIONE DEI VANTAGGI DEI PROCESSI DI COTTURA SECONDO L'IDEA DELL'INVENZIONE.
Vengono qui ora descritti i vantaggi ottenuti dai procedimenti della cottura secondo le procedura ed il dispositivo descritto secondo l'Idea dell'Invenzione.
1. L'alimento ha la possibilità di distendere meglio le proprie fibre grazie ad una distribuzione del calore senza gradienti di temperatura, risultando molto più uniforme della cottura tradizionale. La cottura secondo l'Idea dell'Invenzione viene eseguita con l'utilizzo di un quantitativo di energia minore rispetto ad altri metodi di cottura degli alimenti (ad esempio griglia, forno etc.) ed in minor tempo rispetto alla tecniche di cottura tradizionali. Ciò comprova un alto rendimento energetico del dispositivo di cottura secondo l'Idea dell'Invenzione.
2. La cottura secondo l'Idea dell'Invenzione aumenta la digeribilità degli alimenti.
3. La bassa temperatura non permette alle proteine di raggiungere il punto isoelettrico e viene quindi limitata la perdita delle molecole d'acqua.
4. Le sostanze nutritive vengono preservate per effetto della bassa temperatura. Nella Cottura secondo l'idea dell'Invenzione l'alimento preserva maggiori livelli nutrizionali (ad esempio proteine ed enzimi) rispetto alle varie metodologie di cottura tradizionale.
5. Nella Cottura secondo l'idea dell'Invenzione i valori di temperatura somministrati all'alimento sono più bassi di quelli delle varie tipologie di cottura tradizionale, evitando ogni situazione alterazione chimico strutturale che può portare alla formazione di sostanze tossiche.
6. Nella Cottura secondo l'idea dell'Invenzione l'alimento risulta più idratato e più piacevole alla masticazione rispetto alle varie tipologie di cottura tradizionale.

Claims (1)

  1. RIVENDICAZIONI 1. Procedura di Maturazione degli alimenti prima della loro cottura, in particolar modo per quelli di origine animale, basata sulla somministrazione controllata e parametrizzata di livelli discreti di energia cinetica e termica al tessuto cellulare costituente gli alimenti stessi mediante sorgente e/o sorgenti multiple di ultrasuoni e calore, onde generare un processo di maturazione accelerata denominato “Maturazione Spinta ad Ultrasuoni.” 2. Procedura di Maturazione degli alimenti secondo la rivendicazione 1 eseguita mediante trasduttori che emettono onde ultrasoniche [Fig1 (12)] ed elementi riscaldanti [Fig1 (15)], entrambi agenti in un liquido [Fig1 (18)] messo in movimento da un pompa di circolazione [Fig1 (13)] e controllato da un sensore di livello [Fig1 (100)]. Tale liquido immerge l'alimento da trattare [Fig2 (23)] contenuto in un apposito contenitore semi-rigido [Fig2 (22)] permeabile alle onde ultrasoniche ed alla temperatura del liquido. 3. Procedura secondo la rivendicazione 1 e 2 in cui i livelli dell'Intensità, la Modulazione, il range di Frequenze ed il Duty Cycle dell'Energia fornita all'alimento sono parametrizzati [Fig.7] al fine di abbattere la Durezza di base dell'alimento, ottenendo la rottura delle membrane cellulari, abbattendo la carica batterica e aumentando i benefici dell'eventuale presenza di marinatura nell'alimento. Tale procedimento secondo l'Idea dell'Invenzione, migliora lo stato dell'arte attuale della Maturazione e amplifica le caratteristiche della masticabilità, tutela maggiormente i parametri nutrizionali ed aumenta la voluminosità dell'alimento. <4.>Procedura secondo la rivendicazione 1, 2 e 3 cui fa seguito opzionalmente una sequenza di cottura eseguita tramite somministrazione di ultrasuoni [Fig6 (64)] un procedimento termico [Fig6 (62)] integrato da una somministrazione di energia cinetica all'alimento posto nell'apposito contenitore [Fig6 (65)] grazie ad una circolazione forzata di liquido [Fig6 (63)(67)]. Tale cottura viene eseguita in regime di sottovuoto [Fig6 (68)] per esaltare l'azione cinetica delle onde ultrasoniche ed a una temperatura controllata per ottenere uno shock termico limitato sull'alimento se paragonato allo stato dell'arte della tecnica nota. 5. Apparecchiatura capace di applicare le procedure di Maturazione Spinta ad Ultrasuoni e cottura secondo le rivendicazioni 1, 2, 3 e 4 costituito da una vasca [Fig1 (10)] sigillata ed apribile [Fig1 (11)] capace di generare lo stato del sottovuoto grazie ad una pompa di aspirazione dell'aria [Fig1 (114)], un array di trasduttori ultrasonici integrati nella vasca [Fig1 (12)] capaci di diffondere l'energia cinetica al suo interno, un sistema di ricircolo di un liquido in essa contenuto [Fig1 (13)] con un controllo automatico del suo livello [Fig1 (100)], un sistema di riscaldamento di tutte le pareti della vasca tramite resistenza elettrica [Fig1 (15)], una serie di sensori di temperatura [Fig1 (17)] e di pressione [Fig1 (16)] ed uno o più contenitori per alimenti sigillabili [Fig5 (52)] e posizionabili all'interno della vasca stessa dotati di caratteristiche meccaniche peculiari. 6. Apparecchiatura della rivendicazione 5 in cui ogni dispositivo elettronico di misura e attuazione e sistema elettromeccanico ad esso legato [Fig1 (12)(13)(14)(15)(16)(17)(100)] è controllato da un'unità logica [Fig1 (19)] con la quale l'utente può avviare, fermare, editare e aggiungere uno o più procedure per la Maturazione Spinta ad Ultrasuoni e/o cottura secondo il Procedimento dell'Idea dell'Invenzione. 7. Contenitore di materiale semi-rigido plastico e/o metallico sigillabile ed impermeabile [Fig2 (20)], capace di essere inserito all'interno della vasca dell'apparecchiatura della rivendicazione 5 e 6 progettato per contenere il liquido di marinatura [Fig3 (31)] e/o le sostanze aromatiche e un alimento da trattare secondo la procedura delle rivendicazioni 1, 2, 3 e 4 capace di propagare al suo interno un onda ultrasonica [Fig4 (42)] quando stimolato con un trasduttore ad ultrasuoni e/o un array di trasduttori ad ultrasuoni presenti nella vasca [Fig1 (12)] al fine di trasmettere in maniera ottimale tale energia all'alimento in esso contenuto. 8. Contenitore di materiale semi-rigido plastico e/o metallico sigillabile ed impermeabile della rivendicazione 7 [Fig4 (40)] capace di essere facilmente permeabile al condizionamento termico indotto dall'esterno. <9.>Dispositivo secondo le rivendicazioni 5 e 6 capace di un rendimento energetico più efficiente rispetto a dispositivi della tecnica nota utilizzata per la cottura degli alimenti.
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