misura e previsione della shelf life dei prodotti lattiero-caseari - Csi

MISURA E PREVISIONE DELLA SHELF LIFE 

DEI PRODOTTI LATTIERO-CASEARI 

Marco Riva, diSTAM, sez. Tecnologie Alimentari, Università degli Studi di Milano 

Email: Marco.Riva@unimi.it 

Relazione Seminario “La Shelf Life dei prodotti della IV Gamma e lattiero caseari ” 

Martedì, 16 maggio 2006 - CSI S.p.A., V.le Lombardia, 20 - Bollate (Milano) 

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http://users.unimi.it/~mriva/mrivadl.htm 

© Marco Riva - diSTAM Università degli Studi di Milano - 2006 1 

Definizione di shelf life 

In una predeterminata condizione di conservazione, la shelf life 

o “durabilità” di un alimento è l’intervallo di tempo entro il quale 

il progresso dei processi degradativi non raggiunge la soglia 

della percezione sensoriale e comunque il prodotto può essere 

consumato in condizioni di totale sicurezza. 

La shelf life di un alimento dipende da numerosi eventi chimici 

e biochimici, in alcuni casi specifici per il prodotto considerato. 

Le caratteristiche qualitative e di sicurezza 

igienica dei prodotti alimentari freschi e delle 

semiconserve (a cui possono essere assimilati 

molti derivati lattiero-caseari, assoggettati a 

semplice pastorizzazione - latte - o a 

biotrasformazione - yogurt e formaggi) dipendono 

rigidamente, all’atto del consumo, dalla storia 

termica applicata durante la conservazione 


1

Il deperimento consta di cambiamenti di: 

Il deperimento degli alimenti 

Qualità sensoriale 

Valore nutrizionale 

Sicurezza igienica o tossicologica 

Prestazioni estetiche e strutturali (colore, 

consistenza, aroma, etc.) 

Il deperimento avviene per effetto di fattori: 

Chimici 

Fisici 

Biologici 

Fattori specifici che causano il deperimento: 

Calore 

Freddo 

Luce 

Radiazioni elettromagnetiche 

Ossigeno 

Umidità 

Enzimi 

Microorganismi 

Macroorganismi 

Contaminanti industriali 


Fattori che influenzano la conservabilità 

Nei prodotti freschi, simil freschi o nelle semiconserve la 

causa principale del procedere di processi degradativi è 

biologica: microrganismi ed enzimi naturalmente presenti 

nell'alimento o provenienti dall'ambiente circostante 

instaurano le più svariate reazioni di alterazione. 

Anche i prodotti sui quali la tecnologia ha esercitato un 

intervento mirato per aumentarne la conservabilità 

manifestano un declino, seppure lento, dello loro 

caratteristiche nutrizionali, organolettiche e strutturali: ad 

esempio, alcune reazioni ossidative procedono anche alle 

bassissime temperature impiegate nella catena del freddo, 

mentre le conserve col tempo vanno incontro a vari tipi di 

decadimento qualitativo, giacchè parte delle sostanze 

aromatiche si alterano e possono instaurarsi indesiderate 

reazioni all'interfaccia fra alimento e materiale di 

confezionamento. 

Come è noto, fattori quali la temperatura, l’umidità, la 

presenza di ossigeno o la luce giocano un ruolo fondamentale 

nella velocità dei singoli eventi reattivi. Ovviamente al 

progresso dei singoli schemi reattivi corrispondono 

modificazioni sul piano sensoriale, nutrizionale e della 

sicurezza. 

CRESCENZA FRESCA 

CRESCENZA IN NON IDONEE 

CONDIZIONI DI CONSERVAZIONE 

14 giorni a 10°C 


2

Esempio: Il Taleggio 

0 giorni 56 giorni a 3°C 98 giorni a 3°C 

ALTERAZIONI CHIMICHE: 

• COMPARSA DEI PRODOTTI 

FINALI DELLA 

DEGRADAZIONE 

PROTEOLITICA (NH 3 , AA 

liberi, peptidi a corta catena) 

• LIPOLISI 

• TENDENZA A 

LIQUEFARE, 

• COMPARSA DI 

OCCHIATURE, 

• ALTERAZIONE 

DEL COLORE 

DELLA PASTA. 


Esempio: Il burro 

ALTERAZIONI SENSORIALI: 

• INSCURIMENTO DELLA FETTA 

• VARIAZIONI DI COLORE E DI 

STRUTTURA DELLA PASTA 

• SVILUPPO DI AROMA INTENSO 

• PRESENZA DI MUFFE 

In molti prodotti grassi, come il burro, fenomeni di ossidazione limitano la 

durabilità o conservabilità del prodotto. 

Le reazioni ossidative sono spesso autocatalitiche, procedono anche alle 

basse temperature, sono influenzate dalla luce e possono essere rallentate 

limitando il contatto con l’ossigeno 

Indice di Perossidi (meq O 2 / kg SG) 

2.8 

2.6 

2.4 

2.2 

2 

1.8 

1.6 

1.4 

1.2 

1 

20°C-Esterno 

20°C-Iinterno 

10°C-Esterno 

10°C-Interno 

4°C-Esterno 

4°C-Interno 

Ossidazione del Burro 

0 20 40 60 80 100 

Tempo (g) 


3

ALTERAZIONI CHIMICHE: 

ACIDIFICAZIONE 

PRODUZIONE DI: 

NH 3 , 

NUMERO DI PEROSSIDI 

RIDUZIONE DEGLI ZUCCHERI 

CRESCITA DEI MICRORGANISMI 

Esempio: La ricotta 

ALTERAZIONI SENSORIALI: 

VARIAZIONI DI 

COLORE 

STRUTTURA DELLA PASTA 

SVILUPPO DI AROMA INTENSO 

SEPARAZIONE DI SIERO 


Packaging & Shelf life 

L’estensione della shelf life è un obbiettivo 

stringente per l’industria alimentare 

Adeguate tecniche di packaging (materiali, 

tecnologie, sistemi) sono elemento strategico 

per la preservazione della qualità, soprattuttu 

per gli alimenti freschi o “simil freschi” 

L’apposizione di un termine di conservazione o il 

controllo delle condizioni di conservazione (con 

indicatori TTI o con gli emergenti sistemi RFID) 

richiedono la definizione e validazione di modelli 

cinetici della shelf life 


4

Termine minimo di conservazione 

Data di scadenza 

Condizioni di conservazione 

Definizioni normative 

Pack Date 

Sell by Date 

Use by Date 

Best if used by Date 


La durabilità di un prodotto è innanzitutto misurabile (dunque, la si può simulare e 

meglio controllare) nel momento in cui tutti gli agenti del deperimento (popolazioni 

microbiche, attività enzimatiche, composti iniziali o catalizzatori delle alterazioni 

qualitative) o gli effetti (soprattutto iniziali: modificazioni dell'acidità, dell'aroma, della 

consistenza, del valore nutritivo, comparsa di sostanze chimiche traccianti) possono 

essere quantificati ed espressi in funzione del tempo. 

I cambiamenti osservati, parametrizzati 

cineticamente, consentono di definire 

una soglia temporale sulla base di 

differenti criteri: 

tempo necessario a raggiungere la 

massima velocità degli eventi 

degradativi; 


massima accelerazione degli eventi 

degradativi; 


concentrazione-limite di un 

componente (es.: popolazione 

microbica) definita da standard di 

sicurezza o appena compatibile con la 

soglia sensoriale. 

Misura della shelf life 

TBC (CFU mL ) 

100 000 000 

10 000 000 

1 000 000 

Pasteurized milk at 15°C 

6.40 

100 000 

0.02 

6.20 

TBC 

0.01 

10 000 

pH 

Heat Flow 

0 

6.00 

1 000 

5.80 

0 2 4 6 8 10 

Time / days 

6.80 

0.04 

6.60 

0.03 


Heat Flow / mWg -1 

7.00 

pH 

5

% Occhiatura 

NCN/Ntot 

Misura della shelf life – Massima velocità eventi degradativi 

0g 14g 21g 28g 35g 63g 

5.0% 

4.0% 

3.0% 

2.0% 

1.0% 

0.0% 

Evoluzione dell’occhiatura nel taleggio 

conservato a 10°C 

max 

Conservazione: 10°C 

Stability Time: 

25.2 g 

0 20 40 60 80 

Tempo (g) 

occhiatura 

1aDeriv 

63 giorni 

Colore: 

L = 92.1% 

a* = -7.0 

b* = 36.7 

Occhiatura: 

2.3% S tot 

Ipotesi: il prodotto è “fresco” fino a 

quando i fenomeni degradativi innestati 

non procedono con la massima velocità. 

L’evoluzione degli indici di aspetto del 

taleggio è parametrizzata ricercando un 

tempo di stabilità, definito in coincidenza 

del massimo della derivata prima della 

funzione interpolante. 


Misura della shelf life – Massima accelerazione eventi degradativi 

Ipotesi: il prodotto è “fresco” fino a quando i fenomeni degradativi innestati non 

procedono con la massima accelerazione, ovvero cominciano a “decollare”. 

Evoluzione dell’indice NCN/Ntot in tre 

serie di campioni di Taleggio 

conservati a 10°C 

0.9 

0.8 

0.7 

0.6 

0.5 

0.4 

0.3 

0.2 

0.1 

0 

max dF/dt 

max d 2 F/dt 2 

0 20 40 60 80 100 

Tempo (g) 

I dati sperimentali vengono 

interpretati con una funzione 

di transizione sigmoidale, per 

la quale si valuta 

contestualmente: 

• il massimo della derivata 

prima (massima velocità del 

processo degradativo) 

• il massimo della derivata 

seconda (massima 

accelerazione del processo 

degradativo). 


6

Misura della shelf life – Raggiungimento valore soglia (es. sicurezza) 

Ipotesi: il prodotto è “fresco” fino a quando è sicuro sul piano microbiologico 

TBC (CFU mL-1) 

Su questa base è possibile definire un tempo di stabilità, corrispondente al 

raggiungimento di una predeterminata popolazione microbica: 

100 000 000 

10 000 000 

1 000 000 

100 000 

10 000 

Tempo di stabilità (15°C): 

2-2.5 giorni 

(LATTE PASTORIZZATO) >>> t lim per CBT: UFC/g < 5x10 4 

TBC 

t lim 5 x 10 4 CFU/mL 

1 000 

0.1 1 10 

Time / days 

15°C 

20°C 

25°C 


Misura della shelf life – Raggiungimento valore soglia (es. accettabilità sensoriale) 

ΣΣ Punteggi ordinamento 

Ipotesi: il prodotto è “fresco” fino a quando, dal punto di vista sensoriale, non 

manifesta differenze percettibili rispetto all’equivalente prodotto appena preparato 

110 

100 

90 

80 

70 

60 

50 

40 

30 

20 

Acceptability time di formaggio Crescenza, 

come misurato in un test di ordinamento 

fra campioni conservati a 2°C 

Lim.sup. differenza 

Lim.inf. differenza 

19.1 giorni 

0 5 10 15 20 

Tempo (giorni) 

La shelf life può essere facilmente 

derivata da test sensoriali basati 

sull’ordinamento dei campioni : in una 

certa condizione di conservazione si 

sottopongono ad un panel di assaggio 

campioni anonimi di differente “età” 

ed un riferimento “fresco”, chiedendo 

di definire un ordine di gradimento. 

Cumulando le posizioni di 

ordinamento e basandosi su opportune 

ipotesi statistiche di significatività, è 

possibile definire un’”età” limite oltre 

la quale i prodotti risultino 

significativamente diversi dal 

riferimento, o comunque 

inaccettabili. Ripetendo il test per 

altre condizioni di conservazione è 

possibile parametrizzare la 

dipendenza da queste 

dell’”acceptability time”. 


7

Misura della shelf life – Classificazione per raggruppamento 

Ipotesi: il prodotto è “fresco” fino a quando, mediante tecniche multivariate applicate 

a dati sensoristici (es: E-Nose, NIR), viene classificato insieme all’equivalente prodotto 

appena preparato 

Samples (time - temperature storage) 

Indice Perossidi (meqO2/kg) 

0.6 

0.5 

0.4 

0.3 

0.2 

0.1 

0 

98d-3°C 

84d-3°C 

63d-10°C 

56d-10°C 

42d-10°C 

70d-3°C 

30d-20°C 

28d-20°C 

23d-20°C 

21d-20°C 

16d-20°C 

49d-10°C 

35d-10°C 

28d-10°C 

56d-3°C 

14d-20°C 

9d-20°C 

7d-20°C 

2d-20°C 

21d-10°C 

42d-3°C 

28d-3°C 

0d-20°C 

7d-10°C 

0d-10°C 

14d-10°C 

14d-3°C 

0d-3°C 

Dendrogram 

0 2 4 6 8 10 12 14 16 

Evoluzione Indice Perossidi e Acidità 

0 10 20 30 40 50 60 


Distance 

OLD 

FRESH 

Es: Taleggio / E-Nose 

Una tecnica di 

raggruppamento 

(distanza eucleidiana 

standardizzata, 

metodo di Ward) 

applicato al set 

completo dei dati 

(risposta dei sensori x 

campioni) consente 

una semplice 

suddivisione fra 

campioni 

“similfreschi” e 

“sovramaturati” 


Misura della shelf life – Quali Indici? 

2 

1.9 

1.8 

1.7 

1.6 

1.5 

1.4 

1.3 

1.2 

1.1 

1 

Acidità (mmoli AG/100g SG) 

Indice Perossidi 

(meqO2/kg) 

Consevazione Burro a 10°C 

Evoluzione Indice Perossidi, PC1 E_Nose e PC1 NIRS 

0.6 

Esiste una certa sincronia nella manifestazione degli effetti misurabili 

0.5 

0.4 

0.3 

0.2 

0.1 

0 

0 10 20 30 40 50 


Shelf life = 18 (rif. Burro di qualità) -40 giorni (rif. Burro generico) 

PC1 E_Nose, PC1_NIRS 

(Index) 


8

UFC/ml 

Sincronia fra meccanismi degradativi: la freschezza del latte 

1.E+08 

1.E+07 

1.E+06 

1.E+05 

1.E+04 

1.E+03 

1.E+02 

1.E+01 

1.E+00 

Durabilità a 6°C: 

6-7 giorni 

0 3 6 9 12 15 


PSICROFILI 

CBT 

pH 


6.9 

6.8 

6.7 

6.6 

6.5 

6.4 

pH 

Conservazione 

a 6°C 

• Durante la conservazione si assiste ad uno sviluppo 

della flora microbica e alla acidificazione del 

prodotto 

• La massima shelf life può essere definita come il 

tempo di stabilità microbiologico del prodotto 

Misura della shelf life mediante naso elettronico 

Il naso elettronico è uno strumento composto da 

un array di sensori elettrochimici dotati di 

parziale specificità e da un sistema di pattern 

recognition in grado di riconoscere odori 

semplici o complessi (Gardner and Bartlett, 1994. 

Sensors and Actuators B, 18, 221) 


9

E-Nose Analysis: Risposta dei sensori 

I sensori caratterizzano i campioni sulla base della composizione in 

sostanze volatili dello spazio di testa 

Alcuni sensori sono più efficaci nel classificare/discriminare i campioni 

Negli studi di shelf life, spesso la risposta dei sensori aumenta o diminuisce 

nel tempo e può essere cineticamente parametrizzzata 


Step-by-Step E-Nose Analysis: 2) PCA Score Plot 

Tempo di 

conservazione 

(giorni) 

La classificazione/discriminazione viene enfatizzata mediante l’applicazione 

di tecniche statistiche multivariate,come la PCA 

Si ottiene una “impronta digitale” qualitativa delle componenti aromatiche 


10

31d/8 °C 

20 d/ 10 °C 

20 d/ 10 °C 

10 d/15 °C 

27d/8 °C 

20 d/8 °C 

6 d/15 °C 

13 d/10 °C 

13 d/10 °C 

5d/15 °C 

22d/8 °C 

7d/ 15°C 

13d/8 °C 

15d/8 °C 

17d/ 8 °C 

9 d/8 °C 

0 C 

3d/15 °C 

6 d/10 ° 

6 d/10 °C 

7d/ 8 °C 

3d/8 °C 

4d/15°C 

0 B 

0 A 

Step-by-Step E-Nose Analysis: 3) Cluster Analysis 

very OLD 

OLD 

FRESH 

Dendrogram 

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 

index 

Altri metodi statistici facilitano la classificazione ed identificano ipotesi di 

raggruppamento 

Negli studi di shelf life l’obbiettivo è sovente la semplice discriminazione fra 

l’impronta aromatica di campioni “freschi” e “invecchiati” 


Misura della shelf life mediante tecnica FT-NIR 

La misura dell’assorbimento spettrale nel vicino infrarosso consente di studiare le 

caratteristiche di shelf life e quindi le modificazione a carico di alcuni componenti 

FT-NIR (MPA, Bruker Optics) 

Intervallo di numeri d’onda: 12000 – 4400 cm-1 1.6 0 giorni Acqua 

Abs [log(1/R)] 

1.8 

1.4 

1.2 

1 

0.8 

0.6 

0.4 

0.2 

0 

Risoluzione: 16 cm -1 

Background Lipidi 

= 32 scans 

10000 

47 giorni 

Samples= 32 scan 

8000 

N.d'onda (cm-1) 

PCA 

6000 

4000 

d 2 Abs / dλλ 2 

1.0E-04 

5.0E-05 47 giorni 

MPA, Bruker Optics 

0.0E+00 

-5.0E-05 

Fibra ottica a riflettanza diffusa 

-1.0E-04 

posizionata direttamente sui 

campioni -1.5E-04 

9000 

0 giorni 


8000 

7000 

6000 

N.d'onda (cm -1 ) 

5000 

4000 

11

PC2 (10.6%) 

2.0E-04 

1.5E-04 

1.0E-04 

5.0E-05 

0.0E+00 

-5.0E-05 

-1.0E-04 

-1.5E-04 

33 

24 39 

40 

28 

26 

31 

45 

47 

16 

Burro conservato a 10°C: FT-NIR 

12 

6 

0 

-2.0E-04 

-4.0E-04 -2.0E-04 0.0E+00 2.0E-04 4.0E-04 6.0E-04 

PC1 (88.8% ) 

Discriminazione influenzata dalle zone 

spettrali relative allo stato di associazione 

fra l’acqua e la frazione lipidica, ovvero fra i 

reagenti della alterazione ossidativa 

3 

10 

Discriminazione tra campioni di burro “freschi” e 

“invecchiati” in corrispondenza della secondaterza 

settimana di conservazione 

Loading PC1 

8.0E-05 

6.0E-05 

4.0E-05 

2.0E-05 

0.0E+00 

-2.0E-05 

-4.0E-05 

-6.0E-05 

-8.0E-05 

-1.0E-04 

9000 

-1.0E-04 

4000 


Relazioni di parametrizzazione della shelf life 

8000 

7000 

sym CH 2 

5720 

sym CH 2 

5797 

sym CH 2 

5797 

6000 

5000 

Numeri d'onda (cm -1 ) 

La qualità, intesa come proprietà globale, diminuisce nel tempo: 

Q t < Q 0 

H 20 

5334 

8.0E-05 

6.0E-05 

asym CH2 4408 4.0E-05 

asym CH2 4454 2.0E-05 

La qualità è riferibile alla misura di un attributo significativo [A] 

(concentrazione di un componente, punteggio sensoriale, indice chimico-fisico, 

etc.) 

il cui valore, nel tempo, è soggetto a variazioni in aumento o diminuzione. 

Si può sempre affermare che: 

Q(t) = Q 0 - ∫∫∫∫ (dq/dt) dt 

In caso di diminuzione di [A] : dq/dt ∝∝∝∝ d[A]/dt 

In caso di aumento di [A] : dq/dt ∝∝∝∝ - d[A]/dt 

La variazione dq/dt è interpretata usualmente con cinetiche di ordine 0 o del 

1°ordine o con funzioni di transizione. 

H 20 

5226 

0.0E+00 

-2.0E-05 

-4.0E-05 

-6.0E-05 

-8.0E-05 


Loading PC2 

12

(1) 

(2) 

(3) 

A TEMPERATURA COSTANTE 

EVENTO REATTIVO 

ORDINE 0 

velocità della variazione (k) 

(q = indice di qualità; t = tempo) 

integrazione fra q e q0 

(q0 = indice di qualità a t = 0) 

Valore limite o accettabile 

dell’indice di qualità (qlim) al 

tempo di stabilità, di accettabilità o 

di shelf life (tlim) 

Parametrizzazione della shelf life/1 


1° ORDINE 

- dq/dt = k - dq/dt = k·q 

q = q0 – k·t ln( q/q0 ) = -k·t 

qlim = q0 - k·tlim 

tlim = (q0 – qlim) / k 

ln (qlim /q0 ) = - k·tlim 

tlim = ln ( q0 / qlim ) / k 


DIPENDENZA DALLA TEMPERATURA 

EVENTO REATTIVO EVENTO REATTIVO 

ORDINE 0 

1° ORDINE 

dipendenza di k e tlim dalla 

k = k0 exp (-Ea / RT) 

(4) 

temperatura T (Arrhenius) 

(k0 = preesponenziale; Ea = 

Energia di attivazione; R = 

costante assoluta dei gas) 

ln k =ln k0 - Ea / RT 

ln [ts] = ln [q0 – qlim] - ln ln [ts] = ln [ln(q0 / qlim)] - ln 

[ko] + Ea/RT 

[ko] + Ea/RT 

(5) k e tlim ad un’altra T 

ln (k2/k1) = Ea/R · (1/T1 - 1/T2) 

ln (tlim1 / tlim2) = Ea/R · (1/T1 - 1/T2) 

(6) 

dipendenza di k e tlim dalla 

temperatura T (Q10) 

Q10 =k(T+10) / kT 

(7) relazione fra Q10 e Ea 


Q10 =ts(T) / ts (T+10) 

[(Ea / (2.303 · R) · (10/(T · (T+10)))] 

Q10 = 10 

Ea = 2.303 · log Q10 · RT · [(T+10) / 10] 


13

Tempo (g) 

100 

10 

1 

Tolleranza Tempo-Temperatura Latte 

Fresco 

5 g 

Q10 = 5.82 

0.1 

0 10 20 30 

Shelf life (giorni) 

10000 

1000 

100 

10 

1 

8°C 

La dipendenza dalla Temperatura 

T (°C) 

pH 

PSIC 

CBT 

I protocolli impiegati negli studi di shelf life 

consentono di esprimere in forma parametrica la 

relazione fra temperatura e velocità di un 

fenomeno degradativo, sulla base di formalismi 

quali l'equazione di Arrhenius. 

k=k o * exp (-Ea/RT) 

In essa, il parametro Ea (kcal/mole o kJ/mole) è 

un indice della dipendenza del processo 

degradativo dalla temperatura. Conoscendo le 

velocità di reazione (k) a diverse temperature 

(T) è possibile calcolare un parametro di utilità 

pratica notevole, il Q 10 , che corrisponde al 

fattore di accelerazione della velocità di 

reazione per un incremento di 10°C della 

temperatura. 

La dipendenza della durabilità di un alimento 

dalla temperatura viene esplicitata nelle carte 

TTT (tolleranza tempo-temperatura), costruite 

sulla base del tempo limite di accettabilità o di 

stabilità. 

Con l’uso di queste carte è possibile definire, 

ad ogni temperatura, il tempo limite di 

accettabilità o stabilità 


Carte di tolleranza Tempo-Temperatura 

0,1 

-5 0 5 10 15 20 25 30 35 40 

TEMPERATURA (°C) 

Pasta 

Caffè macinato (in scatola) 

Patatine chips (in busta) 

Per ogni alimento, in una determinata forma di confezionamento, è possibile 

definire una relazione fra shelf life e temperatura 

Pane 

Latte intero 

pastorizzato 

Shelf life di spinaci surgelati, sulla base 

della riduzione del contenuto in vitamina C 


14

Temperatura (°C) 

(8) 

25 

20 

15 

10 

5 

Carte di Tolleranza: contour plot 

Concentrazione microbica 

10 10 2 10 3 10 4 10 5 10 6 10 7 10 8 

5 10 15 20 


N CBT (UFC/mL) 

Latte Fresco 

Se la dipendenza della 

durabilità di un alimento 

dalla temperatura 

corrisponde a modelli più 

complessi è meglio creare 

carte a superficie di 

risposta (contour plot) per 

esplicitare l’effetto delle 

condizioni di conservazione 



DIPENDENZA DALLA TEMPERATURA IN REGIME 

DI TEMPERATURA VARIABILE 


ORDINE 0 

Variazione dell’indice di qualità (q) in 

i intervalli di tempo successivi (∆∆∆∆ ti ) q / q0 = – Σ( ki ·∆∆∆∆ ti ) Ti 

a temperature diverse (Ti) 

(kref =k ad una temperatura di 

riferimento Tref) 

(9) frazione di shelf-life consumata (fc) fc = (q-qlim)/(q0-qlim)= t /tlim 

(10) 

(11) 

frazione di shelf-life consumata (fc) in 

i intervalli di tempo successivi(∆∆∆∆ ti ) 

a temperature diverse (Ti) 

(tlim(ref) =tlim ad una temperatura di 

riferimento Tref) 

frazione di shelf-life residua 

(1-fc) in i intervalli di tempo successivi 

(∆∆∆∆ ti ) a temperature diverse (Ti) 


1° ORDINE 

ln (q / q0 ) = - Σ( ki ·∆∆∆∆ ti ) Ti 

con ln (ki/kref) = Ea/R · (1/Tref - 1/Ti) 

fc = ln (q0/q) / ln (q0/qlim)= t 


/tlim 

fc = Σ (∆∆∆∆ ti /tlim(i) )Ti 

con ln (tlim(i)/tlim(ref)) = Ea/R · (1/Ti - 1/Tref) 

( 1 – fc ) = 1 – Σ (∆∆∆∆ ti / tlim(i) )Ti 

15

F T (°C) 

1 9.29 

1 7.61 

2 4.80 

2 5.90 

3 8.52 

3 7.66 

4 0.96 

4 1.07 

5 7.58 

5 6.95 

6 7.72 

6 6.14 

7 9.37 

7 7.64 

I protocolli di previsione della Shelf life 

In assenza di informazioni sulla storia termica reale di una singola 

confezione, la previsione della durabilità in condizioni reali di 

commercializzazione può essere affrontata utilizzando il concetto di 

temperatura e tempo più probabili di esposizione. 

Queste informazioni possono essere desunte da indagini puntuali e 

ripetute su singole categorie di prodotti, esprimendo i risultati, per un 

certo numero di osservazioni, in forma di frequenza percentuale ed 

utilizzando le carte di probabilità. 

Al meglio, si può disporre di carte relative (sia per le osservazione dei 

tempi che delle temperature) alle diverse fasi che compongono la filiera 

distributiva. 

Criteri di prudenza suggeriscono di desumere da queste carte i tempi e le 

temperature di riferimento relativi ad una probabilità del 75% o del 90%: 

nel primo caso 3 prodotti su 4 hanno comunque sostato per tempi 

inferiori (ed a temperature inferiori) a quelli individuati; nel secondo caso 

9 prodotti su 10 esaudiscono questa condizione. 

Temperature Misurate 

8 5.40 Temp Frequenza % 

8 4.36 °C cumulativa 

9 2.28 0 0 .00% 

9 1.24 1 3 5.00% 

10 5.55 2 2 8.33% 

10 4.42 3 2 11.67% 

11 9.41 4 1 13.33% 

11 7.94 5 6 23.33% 

12 5.72 6 13 45.00% 

12 6.65 7 11 63.33% 

13 7.15 8 13 85.00% 

13 5.68 9 2 88.33% 

14 8.56 10 6 98.33% 

14 7.50 11 0 98.33% 

15 5.19 12 1 100.00% 

15 5.15 

16 11.67 

16 9.94 

17 6.68 

Analisi Frequenza 

Cumulativa 


Calcolo Probabilità di Esposizione 

Frequenza cumulativa (%) 

Modellazione Freq. Cumulativa 

100% 

90% 

80% 

70% 

60% 

50% 

40% 

30% 

Refrigeratori domestici 

20% 

10% 

0% 

7.55°C 

8.77°C 

Mediante una funzione 

0 5 10 sigmoidale 15 è possibile 

Temperatura (°C) prevedere la temperatura 

limite nel 75% o nel 90% 

dei casi 

Nel 50% dei casi circa la 

temperatura è inferiore a 

6°C; 

nel 90% dei casi è inferiore 

a 9°C 


16

Frequenza cumulativa / % 

100% 

90% 

80% 

70% 

60% 

50% 

40% 

30% 

20% 

10% 

0% 

10 

Tempo / giorni 

1 

Cons. produttore 

Trasporto 

Cons. dettaglio 

Consumo 

0 5 10 15 20 

Temperatura / °C 

Latte fresco (9) 

Q10 = 3.04 

0 5 10 15 20 25 

Temperatura / °C 

Frequenza cumulativa / % 

100% 

90% 

80% 

70% 

60% 

50% 

40% 

30% 

20% 

10% 

0% 

Trasporto 

Cons. dettaglio 

Consumo 

0 1 2 3 4 5 

Tempo / giorni 

CONSERVAZIONE AL DETTAGLIO 

Remaining Shelf Life Analysis 

Exp.T° SLT at Exp.T° Exp.time SL Loss 

°C giorni giorni % 

10 3.9 1.4 1.4/3.9 = 36% 


Le condizioni di commercializzazione dei prodotti lattiero-caseari 

Il punto critico risiede nelle condizioni di 

esposizione tempo-temperatura nella catena 

distributiva. 

Fondamentali sono le caratteristiche di efficienza di 

scambio termico dei sistemi di esposizione / 

presentazione 

Marco Riva - diSTAM Università di Milano 34 

RemainingShel f Li fe A nalysis 

Mancata sosta – prima 

del carico nei display – in 

camera fredda 

Scarsa regolazione dei 

cicli di refrigerazione 

Mancata protezione da 

fonti di calore radiante 

Eccessivo carico dei 

sistemi di esposizione 

Assenza di controllo e 

monitoraggio 

17

Monitoraggio con dispositivi registratori 

Un approccio più rigoroso è quello di integrare (per una storia termica nota o 

sufficientemente ripetibile o ancora misurabile con sistemi di registrazione oggi 

disponibili anche su microcircuito posizionabile entro la confezione di un prodotto ed 

interfacciabili con un PC) le relazioni cinetiche precedentemente illustrate. 

TEMPERATURA (°C) 

30 

25 

20 

17.35 mm 

15 

10 

5 

2048 misure 

range: -20-85°C 

prog: 1 … 255 min 

5.89 mm 

Marzorati - La scelta di pruneri (Lurate Caccivio) 04- 09/09/02 

A B C D 

E 

0 

0 20 40 60 80 100 120 

TEMPO (ore) 

Tempo (h) T° Media (°C) +/- ds 

A Trasporto 0.9 4.04 0.14 

B Consegna 5.9 9.19 2.04 

C Cons_dett. 27.8 6.20 1.37 

D Acquisto 2.2 6.65 0.23 

E Cons_dom. 65.7 6.56 0.52 


Previsione della Shelf Life residua 

L’integrazione dei regimi tempo-temperatura sulla base delle carte di tolleranza tempotemperatura 

relative ad un indicatore realistico di shelf life consente di ottenere una 

stima della shelf life “consumata” e di quella “residua”. 

RSL (%) 

100% 

90% 

80% 

70% 

60% 

50% 

40% 

30% 

20% 

10% 

Fresh Milk - Shelf Life Plot 

Remaining Shelf Life (PSIC) 

Temperature 

0% 

4 

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 

Time / days 


16 

14 

12 

10 

8 

6 

Temperature / °C 

18

Gli Indicatori TTI 

Un’altra strategia di approccio al problema prevede 

l’utilizzo di indicatori, ovvero di dispositivi poco 

onerosi in cui avvenga una reazione facilmente 

controllabile e visualizzabile, parallela alla perdita 

di qualità del prodotto. I dispositivi integratori 

tempo-temperatura (TTI) consentono di 

evidenziare (generalmente attraverso una reazione 

cromatica) la perdita di freschezza. Essi 

“rispondono” in modo continuo alle fluttuazioni o 

variazioni di temperatura e si presentano come 

etichette adese alla confezione dell’alimento 

Do not use if 

center is 

darker 

than outher 

ring 

* Trademark of 

LifeLines 

Technology, Inc. 


Gli Indicatori TTI in sintesi 

Gli indicatori TTI reagiscono nel tempo ed in funzione della temperatura con una 

reattività nota, misurabile e modellabile in termini di costante di reazione (k) e di 

energia di attivazione (o di Q10). 

Essi vengono di solito preparati in diversi modelli (caratterizzati da diverse costanti di 

velocità di reazione ed energia di attivazione), in modo tale da poter essere 

facilmente adattati ai diversi prodotti ed alla loro shelf-life. 

Poichè la perdita di qualità dei diversi alimenti procede a velocità diverse in funzione 

della temperatura, è molto importante che la reazione usata come indicatore abbia 

una energia di attivazione confrontabile con quella della reazione di deterioramento 

dell'alimento. 

Gamma e caratteristiche degli indicatori TTI Lifelines adatti al monitoraggio 

della shelf life di derivati lattiero caseari. 

TIPOLOGIA PRODOTTO Mod. PROGRAMMAZIONE 

Tempo Temperatura 

FORMAGGI A MEDIA 

CONSERVAZIONE 

M1 29g 6°C 

M2 6g 3°C 

M3 18g 4°C 

FORMAGGI A BREVE 

CONSERVAZIONE 

4a GAMMA, PRODOTTI FRESCHI M5 10g 4°C 

A12 10g 5°C 

BURRO B90 90g 4°C 

YOGURT HC1 42g 4°C 

LATTE FRESCO, LOGISTICA F.Control 1 6g 3°C 

F.Control 8g 3°C 

LOGISTICA F.Control 136/3 3g 4°C 


19

CBT (UFC g -1 ) 

(αS1/ββ Α2 

Α2) 

Index (α 

3 

2.5 

2 

1.5 

1 

0.5 

0 

Tempo ∆7 ∆7 ∆70% ααS1/β /β Α2 

Α2 (giorni) 

10000000 

1000000 

100000 

10000 

1000 

100 

10 

20°C 

13°C 

2°C 

0 5 10 15 20 25 


100 

10 

1 

Protocollo di scelta di un dispositivo TTI 

TTT M3 

Lifelines 

0 10 20 30 

Temperatura (°C) 

Studio accelerato della shelf life 

dell’alimento, in isoterma a 3-4 

temperature. 

Parametrizzazione delle cinetiche 

degradative e definizione del tempo 

di stabilità per gli indici più 

significativi 

Definizione della carta di 

tolleranza tempo-temperatura 

Scelta di un dispositivo che 

presenti analoga tolleranza tempo 

– temperatura 

Formaggio Crescenza 


Validazione di un dispositivo TTI 

Questo esempio è inerente il comportamento di confezioni di latte intero pastorizzato 

(“fresco”) assoggettate a regimi casuali di esposizione termica. Le confezioni erano 

“etichettate”, subito dopo la produzione, con l’indicatore A12 Lifelines (Tolleranza 

tempo-temperatura: 10 giorni a 5°C, Q10 = 3.92) e conservate per differenti periodi in 

regimi casuali e variabili di temperatura, anche oltre la loro data di “scadenza”. 

Latte fresco: predizione qualità con TTI 

NO !!!!!!!! 

1 

4 

-100% -50% 0% 50% 100% 

Potenziale di Risposta TTI A12 

OK 

7 

6.5 

6 

5.5 

5 

4.5 

pH 

Risulta evidente come 

all’esaurimento del 

potenziale di risposta 

(più precisamente nella 

zona del suo regime 

critico di valutazione per 

ispezione visiva) i 

parametri di pH e di CBT 

delle confezioni 

raggiungono valori 

indicativi 

dell’esaurimento del 

potenziale di qualità e di 

sicurezza del prodotto: la 

CBT arriva a circa 10 5 

UFC / ml ed il pH “crolla” 

verso l’acidità. 


20

Il futuro del monitoraggio: i dispositivi RFID 

Dunque, microcircuiti implementati in forma di etichetta 

(tag) sui beni di consumo, contenenti in formato digitale 

informazioni sulla identità e tracciabilità del prodotto, 

“leggibili” a modesta distanza e dunque “attive” verso 

qualsiasi diavoleria tecnologica predisposta ad hoc. 

La tecnologia RFID (sistemi di identificazione a 

radiofrequenza) si basa su un microcircuito (o 

trasponder) “stampato” ah hoc e contenente, in anche 

meno di un centimetro di ingombro, un codice di 

identificazione (EPC: electronic product code) che 

rimanda a migliaia di informazioni, molte di più di quelle 

situabili su un codice a barre, insieme ad una 

miniantenna. 


RFID & Shelf life 

La tecnologia RFID consente di “scambiare” informazioni sull’identità e le condizioni di 

conservazione del prodotto a cui il microcircuito è collegato all’esterno via wireless. Il 

dispositivo ricevente identifica il prodotto e la sua storia (tracciabilità), può 

semplificare alcune operazioni (pagamenti alla cassa, movimentazione, ripristino 

stock), può interfacciarsi con altri sistemi informativi (“internet degli oggetti”). 

Non è futuristico pensare che i tag RFID, rilevando l’identità del prodotto, la sua storia e 

la sua temperatura di conservazione, possano interagire con un sistema informativo che 

offra documentazione e decisionalità sulla shelf life: il frigorifero che ci avvisa quando il 

prodotto ha raggiunto il suo limite di conservazione, il sistema di monitoraggio (dei 

trasporti o degli stoccaggi) che assicura il mantenimento di idonee condizioni di 

conservazione, la cassa che automatizza l’acquisto dei prodotti e ci informa sulla loro 

durabilità residua. 

WARNING! 

TEMPERATURE 

ABUSE 

DON’T BUY ME! 

EAT ME! 

I HAVE JUST 3 

DAYS OF LIFE 


21

ULTERIORE DOCUMENTAZIONE: 

www.distam.unimi.it/info/info1.htm 

Riferimenti bibliografici 

• Studio e monitoraggio mediante un dispositivo TTI della shelf life della crescenza, Riva M., Toppino P.M., Premazzi A., Sci.Tecn.Latt.Cas., 48 (3), 

(1997), 311. 

• Valutazione mediante dispositivi integratori tempo-temperatura della shelf life di prodotti lattiero-caseari. Fase di conservazione domestica. M. Riva e 

R. Sardi, Il Latte, 23 (8) (1998), 60-69. 

• Valutazione mediante dispositivi integratori tempo-temperatura della shelf life di prodotti lattiero-caseari. Fase di conservazione al dettaglio. M. Riva e 

R. Sardi, Il Latte, 23 (9) (1998), 70-69. 

• Valutazione e monitoraggio mediante un dispositivo TTI della shelf life di formaggi tipo Caprino: confronto tra le tipologie normale e light, M. Riva, P.M. 

Toppino e T.M.P. Cattaneo, Sci.Tecn.Latt.Cas., 50 (1), 1999, 7-26 

· Shelf Life del burro: Molto dipende dalla temperatura. E.Mensi, M. Riva e P. M. Toppino, Rassegna dell'Imballaggio, XX, 11, 10-16, 1999 

• Messa a punto e validazione di un protocollo per l’applicazione di dispositivi integratori tempo-temperatura. M.Riva e L.Piergiovanni, In: S. Porretta, 

Ed., Ricerche ed innovazioni nell'industria alimentare. Atti V Ciseta, Vol. V, Chirotti Editori, Pinerolo, 2002, p.206-215 

• Studio della evoluzione della maturazione del formaggio Asiago mediante tecniche classiche e per image-analysis. M. Riva e R. Giangiacomo, In: S. 

Porretta, Ed., Ricerche ed innovazioni nell'industria alimentare. Atti V Ciseta, Vol. V, Chirotti Editori, Pinerolo, 2002, p.381-390 

• Studio della shelf life del formaggio Taleggio confezionato: 1. Valutazione convenzionale e monitoraggio mediante un dispositivo TTI. P.M. Toppino, M. 

Riva, A. Cigoli, G. Civardi, Sci. Tecn. Latt. Cas. 53 (2), 81-106, 2002. 

• Studio della shelf life del formaggio Taleggio confezionato: 2. Applicazione di un naso elettronico. in coll. con P.M.Toppino e S.Benedetti. Sci. Tecn. 

Latt. Cas. 53 (4), 259-282, 2002. 

• Significato della previsione della shelf life dei formaggi, Toppino P.M. e Riva M., Relazione Conv. "Il Formaggio: Tecnologia, Maturazione e 

Caratterizzazione", AITEL e Cons.Form.Parm:Regg., Parma 29/10/2002. In Atti Convegno, pag. 7-34. 

• Esposizione tempo-temperatura del latte fresco durante la commercializzazione. M.Riva e V.Crepaldi, Il Latte, 28(9), 56-61, 2003 

• Tecniche combinate NIRS e Naso Elettronico per lo studio della shelf life di prodotti lattiero-caseari, M.Riva, S.Benedetti, N.Sinelli, Ingredienti 

Alimentari - III (2004) dicembre, 19-24 

• Shelf life study of packed industrial ricotta cheese. P.M. Toppino, L.Campagnol, D.Carminati, G.Mucchetti, M.Povolo, S.Benedetti and M.Riva. 

I°Conv.naz. Shelf life degli alimenti confezionati, Milano 11-13/06/2003. In Special issue Italian Journal of Food Science, 2004, Chiriotti Ed., Pinerolo, 

Italy, pp. 252-265. 

• Application of FT-NIR and FT-IR spectroscopy to study the shelf life of Crescenza cheese. T.M.P. Cattaneo, C. Giardina, N. Sinelli, M. Riva, R. 

Giangiacomo - International Dairy Journal, 15, 2005, 693-700 

• Shelf Life of Crescenza Cheese as Measured by Electronic Nose. S. Benedetti, N. Sinelli, S. Buratti, and M. Riva - J. Dairy Sci. 88 (9), 2005 


22

misura e previsione della shelf life dei prodotti lattiero-caseari - Csi

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