12.2 Durata di conservazione dei succhi monodose
Gli agrumi sono stagionali. Ne consegue che anche la produzione di succhi non concentrati (NFC) è stagionale. D’altra parte, la domanda di questo prodotto eminentemente popolare è praticamente costante tutto l’anno. Di conseguenza, lo stoccaggio a lungo termine di succhi NFC monodose è oggi una necessità industriale (WFLO, 2008). Le quantità da stoccare sono enormi, quindi lo stoccaggio in confezioni al dettaglio relativamente piccole non è pratico. Per un certo periodo, la tecnologia adottata per lo stoccaggio a lungo termine di grandi quantità di succo NFC era il congelamento del succo e la conservazione in grandi blocchi o lastre congelate fino a quando non era necessario lo scongelamento e il riconfezionamento per il commercio al dettaglio. Questo era molto costoso e ingombrante. Dagli anni ’80, la soluzione della grande industria al problema dello stoccaggio a lungo termine e ad alto volume del succo di agrumi è stato l’uso dello stoccaggio refrigerato alla rinfusa in serbatoi molto grandi. Il succo viene pastorizzato, disaerato, raffreddato a 0-1°C e pompato asetticamente in serbatoi refrigerati e presterilizzati. Sono in uso serbatoi di stoccaggio con capacità di un milione di galloni (circa 3.500 metri cubi) o più. Sono spesso fatti di acciaio al carbonio rivestito di resina epossidica. I serbatoi sono raggruppati nelle cosiddette “tank farm”, all’aperto o in recinti refrigerati. L’azoto è spesso spruzzato, per creare uno spazio di testa inerte e per prevenire la separazione per gravità della polpa. Se la temperatura viene mantenuta leggermente al di sopra del punto di congelamento e l’ossigeno viene efficacemente escluso, è garantita una durata di conservazione di 1 anno. Il succo ricostituito dal concentrato non necessita di una conservazione a lungo termine in quanto può essere prodotto in qualsiasi momento dal concentrato immagazzinato, a seconda della domanda.
Gli studi sulla conservazione e sul confezionamento dei succhi e dei concentrati di agrumi sono stati condotti principalmente su prodotti confezionati in unità di formato retail. Diversi studi hanno esaminato l’effetto delle condizioni di lavorazione sulla durata di conservazione. Pérez-Cacho e Rouseff (2008) hanno esaminato la ricerca sugli effetti della lavorazione e della conservazione sull’aroma del succo d’arancia. Mannheim e Havkin (1981) hanno confrontato la qualità del succo d’arancia imbottigliato in asettico con quella del succo imbottigliato a caldo durante la conservazione. In questo studio, la qualità del succo asettico è stata giudicata migliore subito dopo il riempimento, ma le differenze sono svanite dopo la conservazione. Sadler et al. (1992) hanno fatto confronti microbici, enzimatici e chimici su succo d’arancia conservato a 4°C senza pastorizzazione, con pastorizzazione leggera (66°C, 10 s) e con pastorizzazione completa (90°C, 60 s) mirando all’inattivazione della pectinesterasi. La permeabilità all’ossigeno dell’imballaggio non ha influenzato la qualità del succo non pastorizzato. Tuttavia, i succhi leggermente e completamente pastorizzati in cartoni barriera hanno mostrato conteggi microbici più bassi, una migliore ritenzione dell’acido ascorbico e un rallentamento della perdita di nube entro la terza settimana di conservazione. Durante i primi 22 giorni di conservazione, i valori microbici, di nuvola e di acido ascorbico del succo leggermente pastorizzato non erano diversi da quelli del succo completamente pastorizzato. Il comportamento di conservazione del succo di pompelmo refrigerato trattato con radiazioni UV è stato studiato da La Cava e Sgroppo (2015). Anche Uysal Pala e Kırca Toklucu (2013) hanno studiato i cambiamenti nel succo d’arancia trattato con raggi UV durante la conservazione refrigerata e hanno scoperto che il trattamento UV ha migliorato la stabilità di conservazione del succo. La conservazione microbica dei succhi di agrumi mediante composti di argento e titanio incorporati nelle pellicole di imballaggio è stata recentemente studiata da Peter et al. (2015).
L’effetto delle variabili di lavorazione e dei materiali di imballaggio sulla durata di conservazione del succo d’arancia monodose riempito asetticamente è stato studiato da Graumlich et al. (1986) e da Ros-Chumillas et al. (2007). Sono state provate bottiglie di vetro, PET multistrato (polietilene tereftalato) e PET monostrato. Il PET monostrato ha mostrato la più bassa ritenzione di acido ascorbico. Tuttavia, se sono state applicate ulteriori misure protettive come lo scavenger dell’ossigeno, l’aggiunta di gocce di azoto liquido nello spazio di testa durante il riempimento, il sigillo in foglio di alluminio nel tappo a vite e la conservazione refrigerata, la durata di conservazione nelle bottiglie monostrato potrebbe essere estesa a valori trovati con le bottiglie di vetro e PET multistrato. Il vetro ha lo svantaggio del peso e della fragilità. La confezione più popolare sia per il NFC che per il succo ricostituito è il cartone multistrato. Il materiale di imballaggio consiste di solito in quattro strati, vale a dire: uno strato interno di polietilene per la sigillatura, uno strato di foglio di alluminio per l’impermeabilità ai gas e alla luce, uno strato di carta per la resistenza meccanica e la stampabilità, e uno strato di polietilene per la protezione esterna. La sezione rettangolare del cartone permette un notevole risparmio di spazio per lo stoccaggio e l’esposizione, rispetto alle bottiglie rotonde. Il cartone laminato e stampato è fornito in rotoli e i contenitori sono formati in situ.
Il comportamento di stoccaggio del succo d’arancia ricostituito, trattato con pastorizzazione termica convenzionale (80°C, 30 s) o trattamento ad alta pressione idrostatica (500 MPa, 35°C, 5 min), è stato studiato da Polydera et al. (2003). Per il confezionamento sono state utilizzate bottiglie in polipropilene e buste flessibili laminate. Le temperature di conservazione erano 0 e 15°C. I tassi di perdita di acido ascorbico erano più bassi per i succhi trattati ad alta pressione, il che significa una maggiore durata di conservazione rispetto al succo pastorizzato convenzionalmente. Il modello cinetico ha rivelato una maggiore dipendenza dalla temperatura della perdita di acido ascorbico nel succo trattato ad alta pressione. Le energie di attivazione calcolate erano 61,1 kJ mol-1 per il succo trattato ad alta pressione contro 43,8 kJ mol-1 per il succo pastorizzato termicamente. L’aumento della durata di conservazione basato sulla ritenzione di acido ascorbico è stato dell’11% e del 65% per temperature di conservazione di 15 e 0°C rispettivamente. I rispettivi valori di aumento della durata di conservazione per i succhi in buste erano del 24% e del 57%. Il colore non è stato significativamente influenzato dal metodo di lavorazione.
Nel quadro degli sforzi per produrre un succo pastorizzato con meno danni termici al sapore, Naim et al. (1988) hanno studiato l’effetto della conservazione sul succo d’arancia moderatamente pastorizzato con aggiunta di tioli (glutatione, L-cisteina, N-acetil-L-cisteina) come protettori dell’aroma. La fortificazione con tioli è stata trovata per ridurre la formazione di p-vinil guaiacolo (il composto più dannoso per il gusto del succo d’arancia conservato, vedi capitolo 2), la degradazione dell’acido ascorbico e l’imbrunimento durante la conservazione.
Il più importante danno percepibile alla qualità durante la conservazione è l’imbrunimento non enzimatico, che è particolarmente rapido nei succhi di limone e pompelmo. Il deterioramento del sapore e l’induzione di off-flavor si verificano con l’imbrunimento. Roig et al. (1999) hanno studiato l’imbrunimento nonenzimatico nel succo di agrumi conservato in cartoni TetraBrick. Hanno scoperto che l’imbrunimento era dovuto ai composti carbonilici formati dalla degradazione dell’acido ascorbico e non alla reazione di Maillard carbonil-amino. Nagy et al. (1990) hanno monitorato l’imbrunimento nonenzimatico nel succo di pompelmo in scatola e in bottiglia, conservato a 10-50° C per 18 settimane. L’imbrunimento è stato più veloce e più intenso nei succhi imbottigliati che in quelli in scatola. Nessun imbrunimento si è verificato nei succhi in scatola conservati a 10 e 20°C, apparentemente a causa dell’azione riducente dello stagno in ambiente acido. Questo risultato ha poca rilevanza oggi, dal momento che l’inscatolamento del succo è diventato praticamente obsoleto.
Wibowo et al. (2015) hanno studiato l’effetto della conservazione sul colore del succo d’arancia pastorizzato monodose e la relazione tra cambiamento di colore e degradazione dei carotenoidi. Il succo è stato conservato per 32 settimane a 20, 28, 35 e 42°C. I cambiamenti di colore sono stati determinati mediante colorimetria, utilizzando il sistema CIELAB e sono stati descritti cineticamente come una reazione di ordine zero. Le energie di attivazione calcolate per tutti i parametri del colore erano 64-73 kJ mol-1. Diversi carotenoidi sembravano avere diverse suscettibilità alla conservazione. I cambiamenti nei carotenoidi, tuttavia, hanno solo un’importanza minore nel deterioramento del colore durante la conservazione, che è molto più fortemente influenzato dall’imbrunimento non enzimatico.
La stabilità del colore durante la conservazione è stata studiata anche con il succo di arance rosse (Remini et al., 2015). È stata studiata la stabilità dell’acido ascorbico e dell’intensità del colore nel succo d’arancia rossa pastorizzato durante 1 mese di conservazione a 4-37°C. Seguendo la legge di Arrhenius, sono state trovate energie di attivazione che vanno da 51 a 135 kJ mol-1 e da 49 a 99 kJ mol-1 per la perdita di acido ascorbico e la degradazione del colore, rispettivamente. L’effetto della fortificazione con acido ascorbico al livello di 100 e 200 mg L-1 sulla cinetica della perdita di acido ascorbico e della degradazione del colore era trascurabile. La temperatura di conservazione e la disaerazione hanno avuto l’influenza più significativa sui danni di conservazione della qualità.
L’imbrunimento non enzimatico e la perdita di acido ascorbico sono correlati (vedi capitolo 2). Il tasso di perdita di acido ascorbico nel succo d’arancia commerciale monodose riempito asetticamente in cartoni TetraBrik è stato valutato da Kennedy et al. (1992) a diverse temperature di conservazione. Il livello di ossigeno disciolto presente nel campione dopo l’imballaggio ha influenzato significativamente il contenuto di acido l-ascorbico, così come la temperatura di conservazione. Inversamente, il tasso di consumo di ossigeno disciolto dipendeva dalla concentrazione di acido l-ascorbico. Gli autori hanno concluso che la degradazione sia aerobica che anaerobica dell’acido l-ascorbico avviene nello stesso sistema (vedi capitolo 2). Il processo aerobico predomina e il processo anaerobico ha luogo dopo che il livello di ossigeno dissolto ha raggiunto l’equilibrio. Soares e Hotchkiss (1999) hanno conservato succo d’arancia disaerato e non disaerato a 7°C in confezioni con diversa permeabilità all’ossigeno. In entrambi i campioni disaerati e non disaerati il tasso di perdita di acido ascorbico è stato trovato inversamente correlato alla permeabilità all’ossigeno, indipendentemente dalla concentrazione iniziale di ossigeno disciolto. Questi risultati sembrano indicare l’inefficacia della disaerazione e sono in contraddizione con altri rapporti. Attualmente nell’industria, i succhi di frutta sono disaerati prima dello stoccaggio asettico in cisterne.
Il rischio di perdita di aroma durante lo stoccaggio a causa dell’assorbimento da parte del materiale di imballaggio è preoccupante. Pieper et al. (1992) hanno confezionato il succo d’arancia in cartoni rivestiti di polietilene a bassa densità e hanno monitorato l’assorbimento di 19 componenti aromatici nel polimero durante lo stoccaggio. È stata osservata una riduzione del d-limonene fino al 50%, ma un panel sensoriale esperto non ha fatto distinzione tra il succo conservato in cartoni laminati e le bottiglie di vetro. Lebossé et al. (1997) hanno studiato l’assorbimento di 10 componenti aromatici di agrumi da parte della pellicola di imballaggio in polipropilene. Il significato pratico di questo fenomeno noto come “flavor scalping” è una questione controversa tra i ricercatori. In contrasto con altri rapporti pubblicati in precedenza (Pieper et al., 1992), la valutazione sensoriale per mezzo di test di differenza fatta da Siegmund et al. (2004) ha mostrato che il succo riempito nella confezione di cartone laminato cambiava molto più velocemente del prodotto conservato in bottiglie di vetro.