Congelamento isocoro: vantaggi e svantaggi di una tecnologia emergente per la conservazione degli alimenti

The objective of this thesis is to investigate the effects of isochoric freezing on the preservation of food products and their quality. Despite its numerous applications, isobaric freezing, i.e., at constant pressure, results in the loss of food structure and water, leading to a decrease in organoleptic properties of the product. Therefore, an attempt has been made to summarize various scientific research to obtain a general overview of the advantages and disadvantages of freezing at constant volume. The underlying technology is simple: the food is placed inside a chamber along with a water solution and a solute that maintains osmotic equilibrium with the food. This prevents the tissues from losing liquids through osmosis. The chamber is then sealed, and the temperature is lowered below 0°C. The formation of ice inside the chamber increases the system's pressure, keeping the food intact. From a quality perspective, this system allows the tissues not to break, thereby preventing water from exiting the cells during and after the thawing phase, which is the main issue with conventional technologies. Furthermore, other positive effects have been observed, such as the unchanged content of antioxidant compounds compared to fresh products. From an operational standpoint, a decrease in total energy consumption has been observed. However, this process has its limitations, related to the equipment's need to withstand high pressures, and the current inability to apply this method on an industrial scale since foods are currently placed individually in the container where freezing occurs. It is also crucial to find the osmotic balance between the food and the solution to avoid compression due to high pressures, which is extremely challenging on an industrial scale where the product exhibits high variability. Based on this information, this preservation method appears to be a promising alternative to traditional freezing, but it requires further research and improvements before it can be applied in the food industry.

L’obiettivo di questa tesi è di indagare gli effetti del congelamento isocoro sulla conservazione dei prodotti alimentari e sulla loro qualità. Il congelamento isobaro, cioè a pressione costante, presenta nonostante le numerose applicazioni, la perdita di struttura e acqua dell’alimento. Questo comporta una diminuzione delle proprietà organolettiche del prodotto. Si è cercato quindi di riassumere le varie ricerche scientifiche per ottenere un quadro generale dei vantaggi e degli svantaggi del congelamento a volume costante. La tecnologia alla base è semplice l’alimento viene inserito all’interno di una camera insieme ad una soluzione di acqua e un soluto che fa rimanere in equilibrio osmotico l’alimento con la soluzione. Questo permette ai tessuti di non perdere liquidi per osmosi. La camera viene chiusa e in seguito viene abbassata la temperatura sotto gli 0 C°. La formazione di ghiaccio all’interno della camera fa alzare la pressione del sistema, mantenendo però l’alimento integro. Dal punto di vista qualitativo, questo sistema permette ai tessuti di non rompersi e quindi non fa uscire dalle cellule acqua durante e dopo la fase di scongelamento, che è il problema principale delle tecnologie convenzionali. Inoltre, sono stati osservati altri effetti positivi; contenuto invariato di composti antiossidanti rispetto al prodotto fresco. Dal punto di vista operativo invece, è stata osservata una diminuzione del consumo energetico totale. Il processo però riporta dei limiti, legati alle attrezzature che devono resistere a pressioni elevate, ed alla mancanza ad oggi della possibilità di applicare questo metodo a livello industriale, dato che gli alimenti sono ad oggi posti singolarmente nel contenitore dove il congelamento avviene. È anche fondamentale trovare l’equilibrio osmotico tra alimento e soluzione per evitare la compressione data dalle alte pressioni, cosa estremamente difficile su scala industriale dove il prodotto ha un’elevata variabilità. In base a queste informazioni, questo metodo di conservazione appare essere una promettente alternativa al congelamento tradizionale, ma necessita di ulteriori studi e miglioramenti prima di poter essere applicato nell’industria alimentare.