I SUCCESSI DELLA TECNOLOGIA ALIMENTARE, FRA QUALITÀ E PREZZO - Roberto Ranieri Giovedì 20 ottobre 2016 - OPENFIELDS
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I SUCCESSI DELLA
TECNOLOGIA
ALIMENTARE, FRA
QUALITÀ E PREZZO
Roberto Ranieri
Giovedì 20 ottobre 2016
Sommario
Premessa
La tecnologia della decorticazione del grano duro
La tecnologia delle alte pressioni (HPP – High Pressure Processing)
I Successi della Tecnologia Alimentare – I Giovedì nel Piatto – 20/10/2016 2
Premessa
3
Tema di questo incontro
L'obiettivo del mio intervento di oggi è quello di illustrare due innovazioni
tecnologiche che ho avuto modo di conoscere durante la mia attività
professionale con le industrie alimentari:
- la tecnologia di decorticazione del grano, e in particolare quella del grano
duro,
- la tecnologia delle alte pressioni.
Si tratta di due esempi nei quali l’applicazione dell’innovazione tecnologica alla
produzione di alimenti si rivela vantaggiosa per la qualità (e in uno dei due
casi, più «storico» e quindi consolidato, anche per il prezzo).
Vorrei perciò proporre alcune brevi premesse, sul significato di «qualità», sulla
modalità con cui avvengono le innovazioni e sul ruolo dell’industrializzazione
alimentare.
I Successi della Tecnologia Alimentare – I Giovedì nel Piatto – 20/10/2016 4
Cosa s’intende per «qualità» nel mondo dell’alimentare?
Se ci pensiamo, sono tutti aspetti su cui può agire favorevolmente la
tecnologia.
Disponibilità di
cibo Sapore Ricettistica, analisi,
- nutrizione
Food Security Effetti sulla salute
Alimenti sicuri Durata in
frigorifero
e in
dispensa,
Food Safety Servizio cibi pronti
Condizioni di allevamento e
trasporto Occasioni
di
consumo
Benessere animale Convivialità
Rispetto Accesso alle
dell’ambiente Esplorazione, cultura
informazioni
Tradizione, radici
Gestione e reimpiego di Accessibilità (consapevole) di cibi «antichi»
residui ed emissioni ai consumatori moderni
5
L’industrializzazione alimentare, al di là del vissuto comune
• L'industrializzazione dei prodotti alimentari
realizzata negli ultimi 100 anni è spesso
ampiamente criticata per le disparità che crea
tra paesi più ricchi e quelli più poveri, per gli
squilibri nutrizionali che gli alimenti ricchi di
molecole concentrate o di sintesi provocano
sugli esseri umani e per le emergenze sanitarie
come il diabete e l'obesità.
• Spesso si dimentica, tuttavia, che la tecnologia
alimentare non serve solo a produrre cibi
standardizzati e junk food.
• Grazie all'evoluzione della tecnologia in
agricoltura e nell'industria di trasformazione
dei prodotti alimentari ad oggi è possibile
sfamare miliardi di persone. Ciò avviene
ancora in modo ingiusto e squilibrato, ma è
importante notare che il numero di persone
che soffrono la fame nel mondo è diminuito,
pur essendo ancora significativo: siamo, ora, a
795 milioni, con un calo di 216 milioni rispetto
al 1990-1992, secondo l'ultima edizione della
relazione annuale delle Nazioni Unite sullo
WFS = World Food Summit
stato della insicurezza alimentare nel mondo. MDG = Millennium Development Goal
6
Come avviene l’innovazione alimentare: driver e percorsi
• Le esigenze degli individui (salute e quindi nutrienti, sapore, tempo e spazio, convivialità ... ma anche
disponibilità degli alimenti, accessibilità, prezzo ...)
• Le esigenze di chi lavora nelle filiere produttive (efficienza, competizione e differenziazione – mediante
risposte più mirate, rispetto alla concorrenza, alle esigenze dei clienti professionali e finali, ma anche tramite
immagine, reputazione e comunicazione – volumi, costi)
• Le esigenze distributive (argomentazioni di vendita, shelf – life, gestione dello spazio / packaging, logistica
...).
• L’innovation broker. Interagisce con la proprietà, la direzione generale, l’area Ricerca e Sviluppo e la funzione
marketing delle aziende, favorendo l’intersezione tra le esigenze (e/o potenzialità ancora non esplicitate) di
innovazione ed i soggetti in grado di studiare le richieste ed offrire soluzioni. Fornisce stime degli
investimenti e della possibile performance delle nuove iniziative.
• L’innovazione può nascere a partire da:
scoperte ed invenzioni, esterne o interne ad aziende, di cui si studiano possibili applicazioni;
analisi della domanda e dell’offerta, alla ricerca di spazi di mercato per nuove iniziative con le quali
distinguersi dai concorrenti;
shock esterni (come l’improvviso e persistente aumento dei costi di una materia prima, oppure il
«rifiuto» di un ingrediente prima considerato accettabile, alla luce di nuove conoscenze), che spingono
a trovare soluzioni modificando i processi produttivi.
I Successi della Tecnologia Alimentare – I Giovedì nel Piatto – 20/10/2016 7
La decorticazione del grano duro
8
La decorticazione: struttura del chicco di grano
La tecnologia di decorticazione è stata applicata sul grano duro nel 2001 in Italia, per la prima volta a livello
mondiale, e consiste nello "svestire" il chicco di grano della sua crusca prima della macinazione.
Endosperma Crusca Aleurone
82- 85 % 13-15% Strato ialino
Testa
Pericarpo
interno
Germe
Pericarpo
2-3% esterno
solco
endosperma
crusca
germe
9
In cosa consiste la tecnologia
• Nella molitura convenzionale, il grano è in
un primo momento frammentato,
l'endosperma viene gradualmente diviso
Decorticazione tra condizionamento e B1
da crusca e germe con una serie di
rettifiche con passaggi intermedi di
separazione per mezzo di buratti e
semolatrici. I co-prodotti di macinazione
come la crusca e germe sono separati Rottura (Laminatoi)
durante il processo di macinazione. + +
• Con il nuovo approccio (in figura), la
decorticazione diviene l’ultima fase della
pulitura del grano, prima della fase B1 di Separazione in base alle dimensioni
macinazione. La maggior parte della (plansichter)
crusca e del germe sono rimossi, e solo
+ +
un ammontare residuo – la crusca che si
trova nel solco della cariosside - sarà
separato nelle successive fasi di molitura.
Pulitura della semola (Semolatrici)
I Successi della Tecnologia Alimentare – I Giovedì nel Piatto – 20/10/2016 10La rimozione progressiva degli strati di crusca e la macchina
Il processo di decorticazione e’ più efficace se
suddiviso in tre fasi.
• Prima→ il 2 - 3 % del peso della cariosside
viene rimosso → prima frazione
• Seconda → il 3 - 4 % del peso della
cariosside viene rimosso → seconda
frazione
• Terza → il 3 - 5 % del peso della cariosside
viene rimosso → terza frazione
In questo modo gli strati di crusca sono tolti
gradualmente, riducendo il rischio di
danneggiare l’endosperma (perdita di amido
nelle frazioni rimosse) fino ad una rimozione
totale della crusca che può raggiungere il 12%.
La tecnologia è applicabile anche ad impianti
pre-esistenti, non solo in quelli nuovi.
I Successi della Tecnologia Alimentare – I Giovedì nel Piatto – 20/10/2016 11Impatto della tecnologia
• Questa tecnologia ha determinato un significativo Grano duro
miglioramento della competitività non solo delle prime imprese dopo il condizionamento
che l'hanno sperimentata e implementata, ma anche di tutta la
filiera della pasta nazionale.
• Dopo 15 anni è infatti possibile affermare che tutti i molini
industriali a grano duro della nostra penisola l’hanno adottata.
• La decorticazione:
determina un aumento delle rese in macinazione (+2-4 Cariossidi dopo
primo passaggio
Strati cruscali
esterni
%),
favorisce l’ampliamento della capacita produttiva (anche
20%),
permette il miglioramento della qualità delle semole (ad
Cariossidi dopo Strati cruscali
esempio meno punti cruscali e punti neri, riduzione dei secondo passaggio esterni
livelli di DON e di alcuni metalli pesanti, riduzione
frammenti di insetti, abbattimento carica batterica…),
favorisce anche la creazione di nuovi prodotti finiti a base
pasta, come le paste integrali. Cariossidi dopo Strati cruscali
terzo passaggio Interni (aleurone)
I Successi della Tecnologia Alimentare – I Giovedì nel Piatto – 20/10/2016 12Stima dell’incidenza della tecnologia
della decorticazione nel settore
molitorio nazionale del grano duro (Sett.
2011)
= Molino con decorticazione con capacità
giornaliera > 200 t
= Molino con decorticazione con capacità
giornaliera < 200 tDurum wheat mills Italy on 2009.
Estimation of debranning implementation and impact on 2011
MILL MILL
DAILY % on DAILY % on total
CATEGORIES ADOPTING
Nr. % CAPACITY % total CAPACITY daily
based on daily DEBRANNING
(t) mills (t) capacity
capacity (Nr)
200 t 35 26 15504 77 31 23 12870 83
> 100 – 200 t 16 12 2482 12 4 3 650 26
> 50 – 100 t 11 8 820 4 - - - -
10 – 50 t 71 54 1444 7 - - - -
TOTAL 133 100 20250 100 35 26 1320 67
Adapted from ITALMOPA statistics
After ten years of the first industrial implementation in an Italian mill (2001) of a primary pasta
industry, almost 70% of the durum wheat milled in Italy is currently processed with debranning
technology.
Now (2016), after 15 years, we can say that the 70% has become 85%.Le alte pressioni (HPP High Pressure Processing)
15Le alte pressioni
Dopo diversi anni di "limbo", la tecnologia
delle alte pressioni è stata applicata con
successo negli Stati Uniti sul "guacamole",
una salsa a base di avocado, per la quale si
utilizzano ingredienti crudi che possono
dare origine a problematiche igienico-
sanitarie.
(1)
I Successi della Tecnologia Alimentare – I Giovedì nel Piatto – 20/10/2016 16Alte pressioni: in cosa consiste la tecnologia
a) Inattivazione di batteri, lieviti e muffe (forme vegetative) a temperatura
ambiente (0-40°C) con pressioni comprese tra 200 e 700 MPa (da pochi sec ad
alcuni min): pastorizazzione (filiera refrigerata).
b) Inattivazione delle spore con combinazioni pressione/temperatura (500-900
MPa, 90-120°C, 5 min): sterilizzazione, prodotto shelf-stable.
GRAM -
Effetti: 300 MPa Enterobatteriaceae
Pseudomonas sp
- inattivazione di parassiti, micro-organismi 400 MPa LIEVITI
vegetativi, spore, vari virus; MUFFE NON TERMORESISTENTI
- gli enzimi sono inattivati in modo selettivo; ASPORIGENI GRAM +
Lactobacillus sp
- Le macro-molecole possono cambiare Micrococcus sp
500-600 MPa
conformazione mentre le piccole molecole (ad Staphilococcus sp
Listeria sp
esempio, gli aromi) non sono in genere Streptococcus sp
influenzate; 700-800 Mpa SPORE DI MUFFE TERMORESISTENTI
Byssoclamys sp
- l’alta pressione è applicata uniformemente ed 50°C
Neosartorya sp
istantaneamente, quindi forma e dimensione 700-800 MPa SPORE DI BATTERI GRAM +
del packaging non influenzano il processo; 70-80°C Bacillus sp
Clostridium sp
- la compressione è completamente reversibile.
I Successi della Tecnologia Alimentare – I Giovedì nel Piatto – 20/10/2016 17Le alte pressioni: il processo
Baskets
Vessel
VesselFood
Baskets
Vessel
Vessel
Vessel
moves
moves
loaded
moves
move
fills
drains
pressurizes out
with
out
on
into
toof
food water
conveyor
of
water
frame
upvessel
frame
to 6000 bar
Water
Storage
Tank
Pre-fill Pump Intensifier Pumps
Frame
Product in
baskets
Conveyor Vessel To Pack Off
I Successi della Tecnologia Alimentare – I Giovedì nel Piatto – 20/10/2016 18Le alte pressioni: il packaging
o High Pressure Processing funziona solo con imballi flessibili (e
etichette water friendly) => no vetro, no latta
o Vaschette plastiche con spazio di testa (ATM, aria) si possono
usare, ma la condizione ottimale è l’assenza di gas (vuoto)
SKIN
Vuoto «dolce» Film termoretraibile
Minimo stress Aderenza e sigillatura perfette
Miglior scelta per HPP
I Successi della Tecnologia Alimentare – I Giovedì nel Piatto – 20/10/2016 19Alte pressioni: applicazioni
Il trattamento permette di allungare la
shelf life dei prodotti evitando di
aggiungere conservanti ed additivi.
Un'applicazione di successo di questa tecnologia
in Italia è quella che ha permesso finalmente
l'esportazione continuativa di prosciutti e
salami negli Stati Uniti; in questo paese, infatti,
l'export di questi prodotti è sempre stato
problematico per il timore particolarmente
accentuato delle autorità di controllo
statunitensi nei confronti di diversi
microrganismi, ed in particolare della Lysteria Fonte: Assica, aprile 2016
monocytogenes.
I Successi della Tecnologia Alimentare – I Giovedì nel Piatto – 20/10/2016 20Il batterio
Listeria monocytogenes: patogeno di origine alimentare che può provocare la
Listeriosi (in USA 250 morti/anno su circa 2000 persone colpite)
• Temperatura ottimale crescita 30°C
– Range vastissino (-0,15°C a 45°C)
• aw > 0,92
• NaCl 10%
• pH 4,3-9,4
• D a 60°C da 16,7 a 1,3 minuti
• D a 70°C da 0,2 a 0,06 minuti
Merialdi G., IZSL ER-BO. CIBUSTEC, 2014.
Altamente resistente a diverse situazioni estreme
I Successi della Tecnologia Alimentare – I Giovedì nel Piatto – 20/10/2016Epidemiologia Listeria ed effetto HPP su Listeria
• Ambienti di lavoro industrie alimentari
– Capacità di aderire alle superfici
– Crescita in biofilms
– Persistenza ambientale
– Ri-contaminazione prodotti alimentari anche dopo processi letali
• Frequenza di contaminazione non trascurabile (stimata circa al 2% in un recente
studio UE)
• Livello di contaminazione generalmente molto basso (10-100 ufc/g)
• La malattia è generalmente associata a livelli di contaminazione elevata negli
alimenti
Effetto HPP
• Danneggia le forme vegetative batteriche:
– Parete, membrana citoplasmatica, ribosoma, acidi nucleici, enzimi
• Impattano sui legami idrofobici e ionici (altera la struttura secondaria, terziaria e
quaternaria delle proteine)
Merialdi G., IZSL ER-BO. CIBUSTEC, 2014.
I Successi della Tecnologia Alimentare – I Giovedì nel Piatto – 20/10/2016 22Il quadro legislativo
UNIONE EUROPEA USA
• Assenza in 25 g nei prodotti che ne • Assenza in 25 g in tutti i prodotti
consentono lo sviluppo ready to eat
•PRODOTTI HPP
Prodotti ad alta acidità come: preparazioni di frutta (marmellate), succhi di frutta (arancia, mela) e
condimenti come guacamole, cipolle in fette, purea di pomodoro (HP a temperature < 40°C).
Alimenti a bassa acidità come pollame, carni rosse, formaggi, latte, ovoprodotti liquidi e prodotti
vegetali: combinazioni pressione/temperatura.
I Successi della Tecnologia Alimentare – I Giovedì nel Piatto – 20/10/2016 24UN PRODOTTO HPP ITALIA
Il nuovo prodotto “FRÚ, frutta senz’altro”, è stato presentato all’edizione di Cibus 2016.
Prodotti utilizzando solo frutta fresca, pressata a freddo, coltivata e trasformata in Italia.
La tecnologia HPP consente durante il processo produttivo di mantenere le stesse proprietà organolettiche e
nutritive della frutta fresca. Il succo e’ refrigerato.
I Successi della Tecnologia Alimentare – I Giovedì nel Piatto – 20/10/2016 25Baccalà reidratato
Il baccalà dissalato e reidratato passa da 2-3 giorni a 30 gg di shelf life.
I Successi della Tecnologia Alimentare – I Giovedì nel Piatto – 20/10/2016 26Ready Meals
RAVIOLI con sugo di
pesce
Lasagne vegetali
&
Chili Messicano
I Successi della Tecnologia Alimentare – I Giovedì nel Piatto – 20/10/2016 27Ostriche, ma anche crostacei come l’aragosta
Ostriche
(cozze, vongole,…):
separazione completa del
mollusco => resa
enorme,…
I Successi della Tecnologia Alimentare – I Giovedì nel Piatto – 20/10/2016 28Conclusioni Tecnologie
In conclusione è possibile affermare che la tecnologia alimentare,
quando applicata correttamente, permette di:
affrontare sfide prima considerate impossibili;
migliorare la qualità, sia igienica che nutrizionale, dei nostri
cibi;
servire un numero sempre maggiore di persone grazie alla
riduzione dei costi produttivi, all’allungamento della shelf
life dei prodotti, ed alle produzioni su larga scala che
beneficiano delle relative economie (perché alcuni costi fissi
incidono su volumi più ampi di produzione);
salvaguardare anche il sapore originario delle materie
prime.
I Successi della Tecnologia Alimentare – I Giovedì nel Piatto – 20/10/2016 29Grazie per la vostra attenzione
www.openfields.it
Si ringraziano il Prof. Gianni Galaverna (UNIPR) e il Dott. Michele Morbarigazzi (HPP Italia)
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