Simulazione dell'evoluzione chimico-fisica durante il processo di arrostimento di matrici proteiche

This project is aimed at modeling the roasting process of protein matrices, especially beef products. Three main components are considered: water, proteins and fats and the properties and behaviors of bound water are distinguished from those of free water. Therefore, it is possible to dynamically simulate the thermal profiles, moisture content, and weight and volume losses during the cooking process. Another aspect modeled in this project is the color change of beef products, which happens through two important reactions: the non-enzymatic browning, which produces chromophores via the Maillard reaction, and the denaturation of the globular protein myoglobin. A simplified kinetics for the Maillard reaction was also modeled, in order to simulate the production of some marker compounds responsible for desired and undesired odors. The model built in this project was then validated with some experimental data and some others obtained from literature. The predicted results fit quite well the empirical ones and, therefore, it can be said that the model is a good description of the physical process. Nevertheless, this project can be integrated with the simulation of other phenomena, such as flavors production and changes in textural characteristics. Future projects could focus on similar models applied to different food products, aiming at the development of one general model able to represent the cooking process of any substance.

L’obiettivo di questo progetto di tesi è la modellazione di un processo di cottura in forno di matrici proteiche, nello specifico carne di manzo. Il modello costruito prevede come componenti principali l’acqua, le proteine e i lipidi e consente la differenziazione tra acqua libera e acqua legata. In questo modo è possibile simulare dinamicamente i profili termici, il contenuto d’acqua e la perdita di peso e volume. Inoltre, è stata effettuata una caratterizzazione del colore, simulando come esso vari in relazione allo sviluppo di composti cromofori tramite reazione di Maillard e secondo reazioni di denaturazione di proteine globulari, quali le miogloine. Si è poi modellata una cinetica semplificata di Maillard, la quale prevede la produzione di composti volatili responsabili di profumi desiderati ed odori sgradevoli. Il modello è stato poi convalidato da alcune prove sperimentali effettuate personalmente e da alcuni dati trovati in letteratura. Il confronto dei risultati conferma discretamente la correttezza del lavoro qui svolto, lasciando aperti sviluppi successivi tra cui l’integrazione con modelli per la caratterizzazione di altre proprietà organolettiche e l’estensione del progetto a matrici alimentari differenti.