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SUCCHI di FRUTTA

Come si producono?

Il recupero del liquido cellulare da materiale fibroso solido sembra piuttosto semplice, cioè premere, spremere o vagliare la parte liquida della frutta, ma in realtà è piuttosto impegnativo, e complicato. Bisogna tenere presente che ogni fase della tecnica estrattiva influenza ugualmente:

 

⊃ la resa,

⊃ il sapore,

⊃ la qualità,

⊃ la composizione,

⊃ la durata di conservazione e

⊃ i benefici per la salute del succo finale.

La qualità dei succhi di frutta è influenzata sin dai primi approcci usati per raccogliere, selezionare, conservare e consegnare la materia prima. A seguire, vagliatura, lavaggio, essiccazione, pelatura/deseminazione, macerazione della polpa, pressatura / spremitura, pastorizzazione, chiarificazione, essiccazione o concentrazione, conservazione e confezionamento. I passaggi della produzione dei succhi di frutta, sono molteplici, e qualunque sia il metodo di estrazione o le condizioni applicate, il succo deve conservare le necessarie caratteristiche fisiche, chimiche, sensoriali, organolettiche e nutrizionali del frutto da cui proviene.

Materie Prime a base di Frutta per l'Industria dei Succhi

Il termine “frutto” indica le strutture specifiche che ricoprono, proteggono, nutrono e spesso disperdono i semi quando maturano.

Nei frutti carnosi o succulenti che vengono utilizzati principalmente per la produzione di succhi; I semi sono radicati all’interno di una massa morbida contenente una vasta gamma di molecole preziose per attirare gli animali. La massa morbida è costituita principalmente da acqua (due terzi) in combinazione con molti altri componenti. La presenza di acqua svolge un ruolo protettivo e regolatore, fornisce substrato durante le reazioni biologiche e funge da mezzo o veicolo per le reazioni che hanno luogo.

I frutti frequentemente utilizzati per la produzione di succo includono:

⊃ agrumi,

⊃ frutto della passione,

⊃ mango,

⊃ mela,

⊃ ananas,

⊃ uva,

⊃ guava e

⊃ molte bacche. 

Alcune cultivar di frutta hanno un sapore amaro o intensamente aspro o addirittura possono essere tossiche e completamente inappropriate per la spremitura. Allo stesso modo, le condizioni di coltivazione, tra cui la posizione (condizioni agroclimatiche), il periodo di raccolta, la spaziatura e la cura delle piante, il modello di irrigazione, l’approccio di fertilizzazione, l’applicazione di pesticidi, l’igiene dei campi e l’approccio alla raccolta spesso influenzano la qualità di frutta e di conseguenza dei succhi. Recentemente, con la migliore comprensione delle buone pratiche agricole, della biologia molecolare, della genetica e della biotecnologia, gli agricoltori sono ora in grado di controllare queste anomalie. Inoltre, l’ingegneria genetica e la mappatura del DNA hanno fornito un percorso verso solide caratteristiche sensoriali ottenute ragionevolmente attraverso varie pratiche di coltivazione. Tuttavia, è importante essere consapevoli che gli estremi in uno qualsiasi dei parametri agricoli possono influire negativamente sulla resa del succo, sul gusto, sul colore, sulla conservabilità e sul profilo aromatico.

Ci sono molti casi in cui la selezione impropria della conservazione post-raccolta dei frutti, la lavorazione o le condizioni di trasporto hanno deteriorato la qualità dei frutti, causato intossicazioni alimentari o problemi ancora più gravi. Inoltre, la frutta non è tutta uguale, e diversi tipi di frutta non possono essere immagazzinati o lavorati seguendo le stesse procedure operative. Ad esempio, la conservazione delle mele e delle arance al di sotto dei 10°C prolunga la loro durata di conservazione, ma la banana può subire danni irreversibili (lesioni da freddo) al di sotto di questa temperatura. Pertanto, è necessario prestare attenzione per quanto riguarda la conservazione, il trasporto e la storia di coltivazione dei frutti. Al fine di mantenere e ottimizzare la qualità dei succhi di frutta, è essenziale comprendere ed evitare che questi cambiamenti avvengano sia sulla pianta, sul trasporto o sullo stoccaggio post-raccolta.

Maturità e fase di Maturazione

Il secondo parametro importante nella selezione della frutta per l’industria dei succhi è la maturità o la fase di maturazione del frutto. La maturità del frutto si riferisce a tutti gli sviluppi naturali che si verificano nella frutta mentre la maturazione indica lo stato più adatto per il suo consumo o lavorazione. Per ulteriori approfondimenti vedi articolo sugli Aspetti botanici della frutta. La senescenza dei frutti accompagna un gran numero di complessi cambiamenti strutturali e compositivi. Preistoricamente, la maturità dei frutti era stata determinata dal rapporto tra zucchero e acidi organici. Alcuni frutti (noti come frutti climaterici) mostrano un brusco cambiamento nella respirazione, nell’evoluzione del calore e della CO2 quando sono maturi, mentre una graduale diminuzione della CO2 è stata osservata nel caso dei frutti non climaterici. Alta temperatura, alto ossigeno, presenza di etilene o danni fisici stimolano la maturazione della frutta e l’antitesi di queste condizioni ritarderà il processo di maturazione. L’attuale comprensione rivela che la corretta maturazione della frutta varia a seconda del tipo di frutta, delle condizioni ambientali e agricole e spesso viene rilevata dal rilascio di alcuni sostanze volatili contenenti aromi, dalla rottura della clorofilla e dei materiali pectici, da una diminuzione dell’acidità e dell’amido o da un aumento degli zuccheri o del colore del frutto. A volte, la maturazione provoca l’ammorbidimento dei frutti nella misura in cui la semplice pressatura o manipolazione produce succo. Non spesso, ma la fermezza del frutto viene usata per valutare la sua maturità. A tale scopo,  vengono utilizzati i tester di pressione della frutta per registrare la forza richiesta per penetrare il penetrometro portatile nella polpa del frutto. Recentemente, sono stati impiegati dispositivi di rilevamento più affidabili e sofisticati con sistema operativo controllato da computer e dispositivi di rilevamento ottico per ispezionare il colore, la forma, la dimensione, la consistenza o maturità, il contenuto zuccherino e l’acidità del frutto. I sensori utilizzati per decidere la maturità dei frutti si basano sulla rilevazione di alcune specifiche proprietà ottiche e volatili. Ad esempio, frutti opportunamente maturi come mela, albicocca, frutto della passione, banana, kiwi e pesca rilasciano esteri alifatici volatili (etilbutanoato), alcoli (L-esanolo), esteri (acetato di isoamile e acetato di esile), aldeidi (esanale), rispettivamente. Allo stesso modo, il livello di maturità di ananas, lampone e fragole è stato rilevato dalla presenza di acidi organici volatili (acido esanoico), chetoni alifatici (chetone di lampone), lattoni furanone (furaneo). Oltre alla determinazione della maturità, la composizione e l’abbondanza relativa di composti aromatici volatili viene utilizzata anche per differenziare i frutti di cultivar diverse, il profilo di conservazione e i trattamenti post-raccolta applicando un sensore basato sulla tecnologia del naso elettronico. I sensori di maturità basati su caratteristiche ottiche forniscono misurazioni più accurate, automatizzate, rapide e non distruttive per valutare l’acidità, i solidi totali e il contenuto di zucchero.  

Generalmente, i frutti destinati alla spremitura richiedono una qualità commestibile sostanzialmente buona, una maturità ottimale e un’adeguata maturazione rispetto alla frutta fresca di mercato. In pratica, la maturazione non solo rende i tessuti della frutta più suscettibili all’estrazione, ma migliora anche il contenuto di zucchero, riduce l’acidità e le caratteristiche sensoriali più profonde. Per esempio, il succo di mele immature è risultato essere astringente a causa dell’alto contenuto di amido. Tuttavia, i frutti troppo maturi sono inappropriati per la produzione di succhi poiché in questa fase, il sapore e l’acidità possono essere molto inferiori, per esempio le mele troppo mature richiedono una lavorazione più laboriosa e offrono una resa inferiore. Inoltre, la crescita microbica è sostanzialmente più alta quando il frutto è troppo maturo, il che lo rende più incline al deterioramento. Nel complesso, i frutti raccolti nella corretta fase di maturazione, conservati in condizioni controllate e trasportati seguendo rigorosamente particolari accorgimento, richiedono una lavorazione aggiuntiva minima o nulla prima dell’estrazione del succo.

Lavaggio

Lo scopo di questa fase è quello di rimuovere ogni contaminazione dalla superficie del frutto, cioè di aumentare la pulizia fisica, chimica e microbiologica. La superficie delle materie prime è fortemente contaminata da microrganismi; La frutta può raggiungere i 100 microrganismi per grammo, e anche con un lavaggio efficace, il numero può essere ridotto solo di 3-5 ordini di grandezza. Pertanto, l’efficienza di lavaggio ha un impatto significativo sul trattamento termico necessario per la conservazione. Le contaminazioni superficiali fisiche e chimiche vengono eliminate mediante immersione in acqua, poiché queste sostanze sono solubili in acqua o le loro proprietà di adesione diminuiscono in soluzione acquosa. L’efficacia del processo di dissoluzione può essere aumentata con un flusso d’acqua più elevato. Per evitare danni ai frutti, le attrezzature di lavaggio vengono scelte considerando la tipologia del frutto, le bacche e frutti più delicati non vengono lavate con processi aggressivi, ma risciacquate delicatamente con metodi di immersione o spruzzatura. I frutti, con densità inferiore all’acqua, di solito arrivano all’impianto di lavorazione attraverso un canale galleggiante, dove la contaminazione superficiale si dissolve nell’acqua di ammollo. I frutti meno delicati, subiscono in genere tre fasi di lavaggio. La fase di ammollo, che interrompe la contaminazione superficiale ed elimina le particelle di terra. Nel caso di frutti ricoperti di strato di cera o pelle oleosa, viene usata acqua calda a 50-60◦C.  Il lavaggio vero e proprio, che ha lo scopo di rimuovere la contaminazione, seguita da un risciacquo con acqua pulita.

Selezione

Dopo il lavaggio c’è la rimozione dello stelo, nel caso di alcune specie di frutta, come la ciliegia, l’amarena, la prugna, ecc.), vengono rimosse le lunghe parti del peduncolo verde, la loro presenza, rovinerebbe il colore e altri tratti di qualità del succo. La fase successiva è quella della selezione, dove viene eliminato tutto ciò che è estraneo o non è adatta alla lavorazione, come sostanze estranee, particelle di gambo e foglie o parti del frutto deteriorate. Questa attività viene eseguita manualmente e richiede molta attenzione.

Estrazione del Succo

L’estrazione del succo include più passaggi tecnologici. Comprende la frantumazione, la separazione del succo dalle particelle di polpa o l’estrazione del succo, il trattamento del succo e la preparazione per il riempimentoLa frantumazione prima della pressatura può essere ulteriormente suddivisa in: taglio e preparazione per la pressatura.

Triturazione

Lo scopo di questo passaggio è quello di tagliare il frutto per aumentarne la superficie e aiutare l’eliminazione del fluido cellulare. Le materie prime con consistenza più solida (ad esempio, mele) vengono frantumate, mentre, i frutti di bosco (ad esempio, ribes rosso) vengono solo tagliati. In ogni modo, siccome la distruzione della struttura tissutale dei frutti avvia processi enzimatici, che possono portare al danneggiamento dei composti preziosi della frutta, e la formazione di sostanze indesiderate, i frutti schiacciati devono essere elaborati immediatamente.

Preparazione

Il tipo di preparazione dipende dal tipo di frutta e dalla tecnologia di produzione che si andrà ad adottare. Esistono diversi metodi per questa operazione, come il trattamento termico, enzimatico, congelamento, vibrazione, ultrasuoni, e procedure di radiazione ionica. Il trattamento termico e le procedure enzimatiche possono portare ad un aumento del 5-10% della resa del succo. Il trattamento termico viene eseguito principalmente sui frutti di bosco, come lampone e bacche di sambuco, prima della spremitura. Questo passaggio comporta riscaldare rapidamente il frutto schiacciato fino a 80-85◦C, quindi raffreddarlo molto rapidamente. Sotto questo breve impatto termico, avvengono diversi processi fisici, chimici e microbiologici. A causa della denaturazione delle proteine e dell’idrolisi della protopectina, gli enzimi vengono inattivati, le pareti cellulari diventano permeabili e la diffusione di sostanze idrosolubili acceleraNel caso di bacche ricche di colore, questo passaggio mira a migliorare il colore, oltre all’aumento della resa. Esistono diversi scambiatori di calore che possono essere applicati per eseguire il trattamento termico a seconda della linea di produzione. Anche i trattamenti enzimatici, frequentemente utilizzati prima della pressatura, facilitano il processo e aumentano la resa. Le materie prime della frutta possiedono diverse quantità e tipi di pectina, a seconda della specie e della varietà. Alcuni tipi di pectina presenti, risultano utili per la pressatura, perché assicurano la solidità delle particelle; mentre altre per lo più quelle disciolte nei fluidi tissutali, aumentando la densità del fluido ostacolano l’estrazione del succo, pertanto, il livello e la composizione della pectina naturalmente presente nella frutta deve essere ridotta o modificata a seconda dei criteri di qualità del prodotto finito e della tecnologia di produzione adottata. Il cambiamento del livello di pectina è generalmente ottenuto mediante l’aggiunta di un cocktail di enzimi al frutto schiacciato. I tre enzimi di degradazione della pectina più significativi sono pectina liasi, pectina transeliminasi, e poligalatturonasi; essendo ognuno efficace su diverse parti della molecola di pectina. L’attività degli enzimi che depolimerizzano la molecola di pectina e riducono rapidamente la viscosità ha un impatto benefico sulla resa del succo, ma per massimizzare la resa è importante essere consapevoli delle proprietà delle pectine presenti nel frutto da lavorare per selezionare il mix di enzimi più indicato.

Il trattamento enzimatico può essere effettuato in circostanze fredde e calde. Il trattamento a freddo a 20-25°C richiede più ore, e mette in pericolo la qualità del succo; mentre il trattamento a caldo avviene a 50-55◦C. in 30-60 minuti. Poiché gli enzimi sono molecole a base proteica, sono sensibili al calore e sono attivi solo a determinati valori di pH. Se le condizioni di temperatura e pH della frutta non sono ottimali, la decomposizione della pectina richiede un tempo più lungo o una concentrazione enzimatica più elevata. Il pretrattamento enzimatico non viene applicato nella produzione di concentrati torbidi, perché i loro ingredienti principali sono sostanze colloidi disciolte nella fase liquida.

Pressatura

Esistono diversi metodi per questa separazione: pressatura, diffusione, procedure centrifugazione e osmosi inversa. Il tipo di attrezzatura applicata, dipende dalla specie di frutta, dalla linea di produzione e dall’economia di scala. La soluzione più utilizzata è la pressatura. La pressatura separa un sistema alimentare in due fasi. In questo caso, i tessuti della frutta sono la fase solida, mentre il liquido tra le particelle è la fase liquida. La pressatura richiede forze esterne per creare pressione nel sistema, per drenare il liquido, con conseguente modifica della forma. Il parametro più importante della pressatura è la resa liquida, ovvero la percentuale di succo estratto, rispetto alla materia prima all’inizio del processo.

I succhi estratti dalla spremitura sono principalmente fluidi newtoniani. La maggior parte del contenuto di sostanza secca è presente sotto forma di soluzione reale. Mentre, le sostanze di grandi dimensioni molecolari, ad esempio pectine e amido, formano soluzioni colloidali. La resa del succo è fondamentalmente determinata dal tipo di dispositivo di pressatura, dalla qualità e preparazione della materia prima.

CHIARIFICAZIONE

I succhi filtrati (chiarificati) sono soluzioni reali che non dovrebbero contenere sostanze colloidali disciolte, quindi questi composti devono essere eliminati. La torbidità dei succhi torbidi, abbiamo già anticipato che deriva dalle particelle di dimensioni fini degli ingredienti originali e dalle sostanze colloidali disciolte che rimangono nel prodotto finito. La chiarificazione del succo può essere eseguita con metodi fisico/chimici, procedure meccaniche e loro combinazioni. Una chiarificazione fisico/chimica viene applicata quando si eliminano tutte le sostanze che causano torbidità. In questa fase, vengono aggiunti agenti chiarificanti per formare precipitazioni da particelle vegetali tritate insolubili e macromolecole, che possono essere separate successivamente con metodi meccanici. Come prima parte della chiarificazione del succo, i colloidi protettivi (pectine, amido ed emicellulosa) devono essere rimossi, in primis perché ostacolano l’insediamento di sostanze galleggianti e poi perchè la loro azione gelificante inibisce la concentrazione. Oltre a questo, se non venissero eliminate, potrebbero causare una certa torbidità nei concentrati, durante lo stoccaggio. Questo processo include anche l’aggiunta di enzimi. Lo scopo del trattamento enzimatico è quello di abbattere le molecole di pectina presenti nel succo. 

ULTERIORI ELABORAZIONI di SUCCHI FILTRATI, CHIARIFICATI o TORBIDI

Dopo la chiarificazione e adeguata filtrazione i succhi chiarificati, e filtrati sono pronti per il consumo e la conservazione. Esistono diversi modi per elaborare questi succhi per ottenere prodotti conservati. Possono essere succhi naturali con contenuto di frutta al 100%, nettari di frutta con contenuto di succo del 25-50% e bevande analcoliche con un contenuto di frutta inferiore. Se la lavorazione delle materie prime non è seguita direttamente dalla produzione di bevande, i succhi possono essere concentrati per ottenere dei prodotti ottimizzati per il trasporto e la conservazione.

CONCENTRAZIONE

L’obiettivo della concentrazione è aumentare il contenuto di sostanza secca e diminuire il contenuto di acqua dei succhi, al fine di prolungare la durata di conservazione e ottimizzare il loro trasporto. Questa operazione deve essere espletata con la minima perdita di ingredienti preziosi e il minimo danno ai tratti organolettici. Le procedure applicate per la concentrazione del succo sono l’evaporazione, la crioconcentrazione e l’osmosi inversa.

EVAPORAZIONE

Questo è il metodo di concentrazione più frequentemente utilizzato. Da un punto di vista fisico, significa evaporazione dell’acqua mediante ebollizione. Questa operazione viene eseguita in evaporatori e il vapore garantisce l’energia necessaria per l’ebollizione. Gli evaporatori sono scambiatori di calore, dove il vapore di riscaldamento condensa su un’estremità, mentre, la soluzione bolle e parte del suo contenuto d’acqua evapora. I vapori vengono estratti e condensati. Poiché i preziosi componenti del succo sono sensibili al calore, si desidera una condensa a bassa temperatura e breve durata. Al fine di garantire un basso punto di ebollizione, il processo viene eseguito sotto vuoto. Le proprietà chimiche, reologiche e termiche del succo svolgono un ruolo importante nel processo di condensazione. Poiché queste caratteristiche dipendono dalla materia prima, i parametri di funzionamento possono variare con l’uso di diverse specie di frutta. I sistemi di evaporazione sono solitamente combinati con unità di recupero dell’aroma. Questi sono generalmente collegati alla prima parte dell’evaporatore e condensano i composti aromatici più volatili. Gli aromi così condensati sono spesso rimescolati nel concentrato per ripristinare almeno in parte, le caratteristiche aromatiche. In alternativa, questi aromi possono essere concentrati e applicati come estratti aromatici naturali per altri prodotti a base di frutta.

Durante la chiarificazione, prima della concentrazione, i processi enzimatici possono produrre composti aromatici estranei che possono modificare negativamente il profilo aromatico dei succhi. Per evitare questo inconveniente, le procedure di concentrazione sono divise. La preconcentrazione combinata con l’estrazione dell’aroma viene eseguita sui succhi non trattati.  Segue il trattamento dei semiconcentrati, seguito dalla concentrazione finale.

CRIOCONCENTRAZIONE

Questo metodo viene utilizzato per la concentrazione di succhi di frutta sensibili al calore. Durante questo processo, il contenuto di acqua del succo viene congelato con formazione di cristalli di ghiaccio. Man mano che la procedura va avanti, il fluido diventa più concentrato e contiene sempre più cristalli. Quindi le due fasi possono essere separate meccanicamente. Questo tipo di concentrazione è un processo molto delicato, in quanto non vi è alcuna perdita di aroma, colore e vitamina a causa delle basse temperature. I concentrati così preparati contengono quasi tutti gli ingredienti preziosi del succo originale. Gli svantaggi di questo tipo sono l’elevato consumo di energia e una minore efficienza di concentrazione rispetto alla procedura di trattamento termico.

 

OSMOSI INVERSA

Questa procedura, basata su una membrana, si è diffusa nella produzione di succhi concentrati per aumentare la produttività delle  concentrazione a freddo. Il principio di questo metodo è basato sul fatto che la membrana essendo semipermeabile, lascia passare solo l’acqua, e trattiene tutte le altre sostanze disciolte. Uno dei maggiori vantaggi del metodo è che non prevede il trattamento termico, quindi non si verificano né danni da calore, né perdite di aroma. A causa del sostanziale aumento della pressione osmotica, il limite della tecnica è che la concentrazione massima che può essere raggiunta è circa del 30%.

Ulteriori informazioni sulla Concentrazione dei succhi la si può trovare nell’articolo dedicato alla Concentrazione.

CONSERVAZIONE

Il metodo di conservazione dipende in gran parte dalle proprietà della materia prima e dalle caratteristiche del concentrato. Dal succo filtrato e chiarificato di frutta meno pregiata (mela, uva), possono essere preparati concentrati contenenti il 70% di sostanza secca solubile in acqua. Questi sono microbiologicamente abbastanza stabili da essere conservati in contenitori di acciaio inossidabile raffreddati fino a un ulteriore utilizzo. Tuttavia, i frutti e le bacche colorati possono essere concentrati fino a 45-55 Brix a seconda della specie di frutta. Questi possono essere conservati solo in forma congelata o asettica.

Imballaggi Sfusi

Il succo per uso industriale è stato confezionato per molti anni in un’ampia varietà di fusti. I fusti tipici sono contenitori in acciaio a testa aperta, con il succo confezionato all’interno di diversi sacchetti di plastica. Questa confezione è il solito contenitore per i succhi surgelati e contiene in genere circa 200 litri. Anche i fusti di plastica sono stati ampiamente utilizzati per molti anni, senza la necessità di rivestimenti in plastica, ma sono meno adatti al congelamento, poiché la plastica ha la tendenza a diventare fragile e può rompersi. I fusti di plastica di solito contengono 200-250 litri, anche se sono stati utilizzati contenitori più grandi con molto successo, specialmente per i succhi conservati chimicamente. Il contenitore “Rotoplas” fabbricato in Israele è stato probabilmente l’esempio più noto. Questo contenitore conteneva in genere circa 1300 litri. L’imballaggio asettico è ormai diventato un mezzo consolidato per confezionare succo concentrato. I contenitori sono disponibili da un minimo di  5 lt,  fino a  contenitori da 1000-1300 lt. 

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