Ultrasuoni per l'economia circolare: dal mantenimento della freschezza degli alimenti alla valorizzazione dei rifiuti alimentari - IRIS ...

Pagina creata da Veronica Cavalli
 
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Ultrasuoni per l'economia circolare: dal mantenimento della freschezza degli alimenti alla valorizzazione dei rifiuti alimentari - IRIS ...
Tecnologie innovative applicate all’industria alimentare                                                       Luglio - Settembre 2019

                                                                                                                                                                                                                                   FOOD HUB MAGAZINE
                    Ultrasuoni per
                    l’economia circolare:                                                                                                                        OSCAR RODRÍGUEZ

                    dal mantenimento della freschezza                                                                                                            Senior Research Scientist presso IRIS Technology Solutions.
                                                                                                                                                                 Ingegnere Agroindustriale (Università di Tolima). Dottore in

                    degli alimenti alla valorizzazione                                                                                                           Scienze e Tecnologie Chimiche (Università delle Isole Balea-
                                                                                                                                                                 ri). Ha svolto un Dottorato in Scienze e Tecnologie Chimiche

                    dei rifiuti alimentari.                                                                                                                      (Università delle Isole Baleari). Possiede ben oltre 10 anni di
                                                                                                                                                                 esperienza nel settore dei processi di intensificazione del
                                                                                                                                                                 trasferimento di massa tramite applicazione di ultrasuoni.
                                                                                                                                                                 Nel corso della sua unga attività di ricerca, ha partecipato
                    IRIS nasce nel 2007 come azienda ingegneristica                                                                                              anche a progetti finalizzati alla valorizzazione dei sottopro-
                    d’avanguardia, con l’obiettivo di promuovere                                                                                                 dotti agroindustriali.
                    il miglioramento delle tecniche processuali da
                    applicare all’industria alimentare. Negli ultimi 12
                    anni, l’azienda si è evoluta ed espansa a tal punto da
                                                                                                                                   Come il suono, l’ultrasuono si trasmet-
                    inglobare il gruppo IRIS TECHNOLOGY SOLUTIONS
                                                                                                                                   te attraverso qualsiasi solido, liquido o
                    (un’azienda ingegneristica molto evoluta al suo
                                                                                                                                   gas che possegga proprietà elastiche. A
                    interno e dichiaratamente multidisciplinare, che
                                                                                                                                   seconda del loro utilizzo, gli ultrasuoni
                    favorisce lo sviluppo di soluzioni tecnologiche mirate
                                                                                                                                   possono essere classificati in ultrasuoni
                    a soddisfare le richieste di un mercato in rapido
                                                                                                                                   ad alta potenza (bassa frequenza) e ultra-
                    mutamento).
                                                                                                                                   suoni a bassa potenza (alta frequenza).
                                                                                                                                   Gli ultrasuoni a bassa frequenza (20kHz-
                                                                                                                                   100kHz) sono utilizzati per intensificare i
                    Il potere degli                                                 sua capacità di accelerare i processi di
                                                                                    trasferimento di massa. Inoltre, i benefi-     processi di trasporto e si contraddistin-
                                                                                                                                   guono per la loro capacità di modificare
                    ultrasuoni                                                      ci apportati dall’applicazione degli ultra-
                                                                                    suoni (soli o associati ad altri trattamenti   le proprietà fisiche, chimiche e biochi-
                                                                                    termici, luminosi o ad alte pressioni) sulla   miche del mezzo di trasmissione; gli
                                                                                    disattivazione degli enzimi microbici e,       ultrasuoni ad alta frequenza (> 100 kHz)

                    G
                                                                                    quindi, sulla conservazione alimentare è       sono impiegati in tecniche non invasive
                                  li ultrasuoni sono oggi                           stata abbondantemente dimostrata nel           per l’analisi e la valutazione della quali-
                                  considerati una tecnolo-                          settore delle tecnologie alimentari. [1]       tà dei prodotti. [2] I processi alimentari
                                  gia promettente in forte                          Gli ultrasuoni sono onde elastiche che si      sono in costante evoluzione a causa dei
                                  crescita nell’industria ali-                      muovono attraverso un mezzo condutti-          continui cambiamenti nei gusti e nelle
                                  mentare. La potenzialità                          vo producendo una compressione (alta           esigenze dei consumatori. Questi muta-
FOOD HUB MAGAZINE

                    dimostrata da questa tecnologia sia nei                         pressione) o una rarefazione (bassa pres-      menti rispondono alla necessità di pro-
                    sistemi solido-liquidi che in quelli solido-                    sione) e la cui frequenza è mediamente         durre alimenti salutari, sostenibili, sicuri,
                    gassosi ha suscitato un forte interesse                         superiore a quella udibile dall’orecchio       senza additivi e di migliore qualità.
                    da parte degli esperti, soprattutto per la                      umano (20 KHz).

                                                                               58                                                                                                  59
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                                                                                                                                                                                                                                     FOOD HUB MAGAZINE
                    Per soddisfare questi bisogni, lo sviluppo                      nali e reintrodurre nel ciclo produttivo                                                          Nel primo progetto gli ultrasuoni vengo-
                    di nuovi processi produttivi si sta inten-                      questi sottoprodotti, limitando il più                                                            no utilizzati per la decontaminazione di
                    sificando e l’interesse dimostrato verso                        possibile l’effettivo scarto finale. La tec-                                                      frutta e verdura e per la stabilizzazione
                                                                                                                                            Con questo obiettivo, IRIS
                    il settore è in continua crescita. L’utilizzo                   nica di estrazione assistita da ultrasuoni                                                        di succhi. Negli altri due casi, le ricerche
                                                                                                                                            Technology solutions sta ap-
                    degli ultrasuoni nell’industria alimentare                      (UAE) si è rivelata promettente al fine                                                           si stanno focalizzando sull’estrazione di
                                                                                                                                            profondendo lo studio di pro-
                    rappresenta una buona soluzione per far                         di contrastare l’eliminazione degli scarti                                                        antiossidanti e proteine da diversi sot-
                                                                                                                                            cessi non termici e non invasivi
                    fronte alle necessità dei consumatori e                         derivati dal processo di trasformazione                                                           toprodotti della filiera agro alimentare.
                                                                                                                                            (che richiedano l’utilizzo di
                    dei produttori; questi giocano, infatti, un                     di alimenti e bevande, promuovendone,                                                             I processi sono stati testati in ambienti
                                                                                                                                            ultrasuoni) grazie allo sviluppo
                    ruolo interessante anche nei processi di                        invece, la valorizzazione e il reinserimen-                                                       industriali di rilievo tramite esperimenti
                                                                                                                                            di 3 ambiziosi e innovativi pro-
                    analisi, conservazione e trasformazione                         to nel processo produttivo.                                                                       pilota effettuati in aziende alimentari di
                                                                                                                                            getti Horizon 2020: SHEALTHY,
                    dei prodotti stessi (come, per esempio,                                                                                                                           piccole, medie o grandi dimensioni in
                                                                                                                                            AGRIMAX and PROLIFIC.
                    il taglio, l’essicazione, l’omogeneizzazio-                                                                                                                       tutta Europa. L’industria alimentare ita-
                    ne, la filtrazione, l’estrazione, la dega-                                                                                                                        liana partecipa in modo predominante a
                    satura ecc) Ci potrebbero essere molti                                                                                                                            questo progetto.
                    vantaggi nell’utilizzo degli ultrasuoni
                    durante il processo produttivo; questi,
                    infatti, possono contribuire ad una mi-
                    gliore miscelazione, all’ incremento del
                    trasferimento di massa, alla riduzione
                    del consumo energetico e della tem-
                    peratura del prodotto e all’aumento
                    della resa finale. Grazie all’eliminazione
                    di microorganismi ed enzimi (ottenuta
                    senza intaccare gli elementi nutritivi),
                    gli ultrasuoni possono essere conside-
                    rati una valida alternativa ai trattamenti
                    termici nelle fasi di conservazione degli
                    alimenti. Gli ultrasuoni a bassa potenza                        Si tratta di un’alternativa economica
                    rappresentano un’ottima alternativa                             ed efficiente alla convenzionale tecnica                                     EDURNE SUÁREZ
                    ai trattamenti a base di calore, perché                         di estrazione solido-liquido che, tra i
                    consentono di evitare gli effetti negativi                      suoi principali vantaggi, annovera una                                       Project e Innovation Manager presso IRIS Technology Solu-
                    che questi ultimi producono sulla strut-                        miglior penetrazione del solvente nel                                        tions. Dottoressa in Ingegneria Industriale (con specializza-
                    tura chimica e fisica del prodotto, sulla                       materiale cellulare e un incremento del                                      zione in Ingegneria dei Materiali) all’Università Politecnica
                    composizione nutrizionale e sulla modi-                         trasferimento di massa attribuibile all’ef-                                  della Catalogna (UPC-ETSEIB), Spagna. Ha collaborato
                    fica delle caratteristiche organolettiche.                      fetto di cavitazione. Quest’ultimo induce                                    in qualità di Visiting research assistant con il gruppo Zero
                    [3] Inoltre, l’attuale struttura del sistema                    la distruzione delle pareti cellulari delle                                  Waste Byg dell’Università Tecnica della Danimarca (DTU),
                    agro-alimentare e di trasformazione                             piante, facilita il rilascio di componenti                                   impegnato nell’ambito del recupero dei rifiuti oceanici
                    alimentare contribuisce alla creazione                          estraibili e favorisce la riproducibilità                                    come materiale da costruzione. Possiede anche una grande
                    di prodotti di scarto. Per aumentare la                         dei risultati e l’utilizzo ridotto di solventi
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                                                                                                                                                                 esperienza professionale nel settore dell’innovazione tecno-
                    sostenibilità e ridurre i rifiuti è essenzia-                   pericolosi. In virtù di tutti questi suoi                                    logica, nella gestione ed esecuzione di lavori di ricerca e
                    le conoscere l’origine delle biomasse                           effetti positivi, è possibile classificare                                   innovazione, maturata grazie alla partecipazione a numerosi
                    residue e applicare nuove tecnologie                            l’estrazione assistita da ultrasuoni come                                    progetti europei congiunti di R&S&I.
                    capaci di estrarre i componenti nutrizio-                       Tecnica Green. [4]

                                                                               60                                                                                                61
Ultrasuoni per l'economia circolare: dal mantenimento della freschezza degli alimenti alla valorizzazione dei rifiuti alimentari - IRIS ...
Tecnologie innovative applicate all’industria alimentare                               Luglio - Settembre 2019

                                                                                                                                                                                                           FOOD HUB MAGAZINE
                    SHEALTHY – Tecnologie innovative
                    per preservare la freschezza di                                                                   SHEALTHY è un progetto quadriennale, facente capo al programma
                                                                                                                      quadro dell’UE per la ricerca e l’innovazione Horizon 2020 (GA 817936),
                    frutta e verdura                                                                                  e a cui partecipano 21 partners provenienti da 8 paesi differenti. Il
                                                                                                                      progetto è mirato allo sviluppo di combinazioni efficaci di tecnolo-
                                                                                                                      gie innovative, che possano sostituire i tradizionali trattamenti termici
                    La richiesta di prodotti freschi, salubri e                                                       utilizzati nell’industria alimentare durante i processi di sanificazione,
                    sostenibili sta crescendo a livelli espo-                                                         conservazione e stabilizzazione. Lo scopo di queste combinazioni di
                    nenziali, specialmente nel segmento di                                                            nuove tecnologie consiste in un miglior mantenimento delle caratte-
                    consumatori più giovani, dove le diete                                                            ristiche nutrizionali dei prodotti durante le fasi di trattamento e,
                    vegetariane e vegane sono maggior-                                                                di conseguenza, nell’allungamento della loro shelf life.
                    mente diffuse. Frutta e verdura rappre-
                    sentano una componente basilare di                              Tuttavia, l’utilizzo
                    una dieta sana e bilanciata, in quanto
                    forniscono alcuni nutrienti e composti                          di alte temperature
                    bioattivi essenziali (come vitamine e                           comporta
                    minerali). [5] Questo cambio di abitudini
                    alimentari ha imposto un adattamento                            l’alterazione delle
                    del mercato alla nuova domanda, com-
                    portando un rapido sviluppo di sostituti
                                                                                    caratteristiche
                    della carne (per la maggior parte frutta e                      dei prodotti e la
                    verdura) negli ultimi anni. Prima di esse-
                    re immessi sul mercato, questi prodotti                         distruzione di
                    devono essere trattati e conservati (per                        alcune componenti
                    i piatti pronti) grazie ad un processo di
                    decontaminazione che ne garantisce la                           essenziali (come
                    sicurezza alimentare. Oggi, le aziende
                                                                                    le vitamine e i
                    tradizionali applicano trattamenti termi-
                    ci convenzionali come la sterilizzazione                        polifenoli).
                    e la pastorizzazione, che aumentano
                    sensibilmente la temperatura dei pro-                                                    © IRIS
                    dotti al fine di assicurarne la sicurezza
                    microbiologica e la stabilità.
                                                                                                           Nel progetto SHEALTHY, IRIS svilupperà             Nelle tecnologie alimentari, gli ultrasuo-
                                                                                                           e testerà la combinazione tra la tecnica           ni ad alta intensità e bassa frequenza
                                                                                                           a ultrasuoni e alcune tecnologie fotodi-           (da 20 a 100 KHz) risultano efficaci per
                                                                                                           namiche come i campi elettrici pulsati             l’inattivazione dei microorganismi. L’i-
                                                                                                           ad alta intensità (HIPL) e la Luce Blu, al         nattivazione è una conseguenza della
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                                                                                                           taminazione e sanitizzazione di prodotti           nella formazione, crescita e collasso di
                                                                                                           vegetali e, dall’altro, la stabilizzazione         bolle che producono energia chimica e
                                                                                                           di smoothies e succhi a base di frutta.            meccanica localizzata.

                                                                               62                                                                        63
Ultrasuoni per l'economia circolare: dal mantenimento della freschezza degli alimenti alla valorizzazione dei rifiuti alimentari - IRIS ...
Tecnologie innovative applicate all’industria alimentare                                                      Luglio - Settembre 2019

                                                                                                                                                                                                                FOOD HUB MAGAZINE
                    Questo effetto fisico costituisce la conse-
                    guenza principale che deriva dalla morte
                                                                                    innovative in virtù della loro azione an-
                                                                                    tibatterica. Parlando delle diverse tipo-     AGRIMAX– Prodotti ad alto valore
                    delle cellule microbiche. I soli ultrasuoni
                    possono rappresentare un eccellente
                                                                                    logie di ultrasuoni, l’applicazione degli
                                                                                    ultrasuoni per la sanificazione di frutta e   aggiunto derivanti dagli scarti
                    strumento di disinfezione, ma il loro
                    utilizzo su larga scala dovrebbe essere
                                                                                    verdura può essere effettuata usando i
                                                                                    bagni a ultrasuoni. I bagni a ultrasuoni,
                                                                                                                                  dell’agricoltura e dell’industria
                    sottoposto ad ulteriori verifiche. Esso
                    potrebbe, inoltre, portare ottimi risultati
                                                                                    disponibili in commercio, presentano
                                                                                    misure, potenze e frequenze diverse.
                                                                                                                                  alimentare
                    se associato ad altre tecnologie. L’appli-                      La lunghezza d’onda variabile e la pos-
                    cazione di luce pulsata ad alta intensità o                     sibilità di controllo della temperatura
                                                                                                                                  Negli ultimi anni, il problema derivante
                    Luce Blu potrebbero essere considerate                          lo rendono un sistema adatto sia per
                                                                                                                                  dalla gestione di sottoprodotti, scarti
                    come tecnologie complementari all’uso                           uso industriale che laboratoriale. [6] La
                                                                                                                                  e rifiuti dell’agricoltura e dell’industria
                    di ultrasuoni ad alta potenza. L’inattiva-                      stabilizzazione di smoothies e succhi
                                                                                                                                  alimentare ha suscitato un enorme inte-
                    zione fotodinamica dei microorganismi                           viene eseguita applicando direttamente
                                                                                                                                  resse da parte di contadini, produttori,
                    è un fenomeno che può provocare la                              gli ultrasuoni ad un mezzo liquido, nel
                                                                                                                                  venditori e consumatori di prodotti ali-
                    loro inattivazione attraverso l’uso di luce                     quale vengono immerse le provette
                                                                                                                                  mentari. Lo sviluppo di nuove colture e
                    visibile. I foto sensibilizzatori presenti                      contenenti il prodotto. La differente
                                                                                                                                  la produzione di beni alimentari è, infat-
                    nelle celle microbiche vengono attivati                         geometria delle provette, immerse nel
                                                                                                                                  ti, associata alla generazione di grandi
                    grazie a specifiche lunghezze d’onda, in                        liquido, permette la trasmissione diretta
                                                                                                                                  flussi di rifiuti, la cui proliferazione non        Per migliorare
                    modo da dare avvio a una serie di rea-                          (cilindrica) o concentrata (conica) delle
                    zioni citotossiche.                                             onde sonore. [7]
                                                                                                                                  può essere sempre evitata. L’industria              la sostenibilità e
                                                                                                                                  alimentare e degli ingredienti alimen-
                                                                                                                                  tari si concentra principalmente sulla              ridurre gli sprechi,
                                                                                                                                  produzione di ingredienti costituiti da
                                                                                                                                  un singolo elemento o da una specifi-
                                                                                                                                                                                      è essenziale avere
                                                                                                                                  ca miscela di componenti, trascurando,              una comprensione
                                                                                                                                  così, il materiale che non è al centro
                                                                                                                                  del processo produttivo. Questo non                 globale di tutte
                                                                                                                                  costituisce solo un problema di sosteni-            le varie fonti di
                                                                                                                                  bilità (legato alla sicurezza ambientale),
                                                                                                                                  ma anche un ostacolo economico, in                  biomassa residua
                                                                                                                                  quanto incide direttamente sulla resa
                                                                                                                                                                                      (prelevata e, talvolta,
                                                                                                                                  complessiva dell’intero processo. In
                    Questa tecnologia fa parte dei tratta-
                                                                                                                                  realtà, durante il processo di trasforma-           inutilizzata) generate
                                                                                                                                  zione degli alimenti, alcune parti reddi-
                    menti non termici, in quanto permette
                                                                                                                                  tizie del prodotto non possono essere               dall’intera filiera
                    la decontaminazione di alimenti (come
                    succhi di frutti, derivati della carne, ver-
                                                                                                                                  consumate o vengono scartate perché                 alimentare, (dalla
                                                                                                                                  non soddisfano determinati requisiti di
                    dura e frutta) attraverso l’utilizzo di luce
                                                                                                                                  qualità e vengono, quindi, considerati              fattoria fino ad
                    pulsata ad alta intensità per un tempo
FOOD HUB MAGAZINE

                                                                                                                                  prodotti non conformi (portando, così,
                    limitato. Recentemente, anche le luci                                                                                                                             arrivare alla tavola).
                                                                                                                                  a una minore accettazione da parte dei
                    LED con lunghezze d’onda visibili hanno
                                                                                                                                  consumatori).
                    assunto un ruolo di grande rilevanza, in-
                    serendosi tra le promettenti tecnologie

                                                                               64                                                                                                65
Ultrasuoni per l'economia circolare: dal mantenimento della freschezza degli alimenti alla valorizzazione dei rifiuti alimentari - IRIS ...
Tecnologie innovative applicate all’industria alimentare                                                      Luglio - Settembre 2019

                                                                                                                                                                                                                FOOD HUB MAGAZINE
                        Il progetto AGRIMAX è stato ideato per verificare l’applicabilità tecnica ed
                        economica del processo di bioraffinazione utilizzato per ricavare dai rifiuti
                        e dagli scarti dell’industria alimentare nuovi bio composti da destinare, per
                        esempio, ai settori chimico, bioplastico, alimentare, dei fertilizzanti e degli
                        imballaggi e all’agricoltura. Nell’ambito di questo progetto, sono state co-
                        struite due bioraffinerie (in Italia e in Spagna), in cui alcuni processi di tra-
                        sformazione alimentare economici e flessibili (come l’estrazione di solventi
                        assistita da ultrasuoni, la filtrazione, i trattamenti termici ed enzimatici e i mo-
                        duli di essiccazione a spruzzo) sono state studiate e utilizzate per pretrattare,
                        separare e stabilizzare i sottoprodotti agroindustriali derivati dalla
                        lavorazione di pomodori, olive, patate e cereali. Questo progetto
                        quadriennale (GA 720719) ha ricevuto finanziamenti da BBI JU (Bio-Based
                        Industries Joint Undertaking) e ad esso partecipano 29 partners provenienti
                        da 11 paesi diversi.

                                                                                                                                                       Nell’ultima parte del progetto, i polifenoli estratti,
                                                                                                                                                       che sostituiscono gli antiossidanti sintetici (come
                                                                                                                                                       BHT, BHA e TBHQ), saranno incorporati in qualità
                                                                                                                                                       di composti bioattivi per il settore alimentare e
                                                                                                                                                       packaging: in soluzione, verranno impiegati per
                                                                                                                                                       biofilm/film edibili e pellicole per frutta e verdura
                                                                                                                                                       e, in forma di composto, possono essere usati
                       © IRIS
                                                                                                                                                       per l’estrusione e produzione di film.

                    Nell’ambito del progetto AGRIMAX,                               e la potenza, incidono direttamente
                    IRIS è responsabile dell’ottimizzazione                         sull’efficacia del processo di estrazione.
                    del processo di estrazione di preziosi                          Questi parametri sono stati, dapprima,
                    antiossidanti (come, ad esempio, i poli-                        ottimizzati su scala di laboratorio (poten-
                    fenoli dalla buccia di patata, dalla salsa                      za ultrasuono: 400 W) e su scala media
                    di oliva e dalle foglie di ulivo) attraver-                     (potenza Ultrasuono: 1000 W) e, succes-
                    so l’utilizzo di acqua come solvente e                          sivamente, su scala pilota in laboratorio
                    l’intensificazione del processo grazie                          (potenza Ultrasuono: 2000W), a seconda
                    all’applicazione di ultrasuoni. L’energia                       della materia prima implicata in ciascun
                    acustica ha migliorato la diffusività e la                      processo di estrazione. Infine, l’efficacia
                    solubilità, facilitando, così, il processo                      raggiunta durante l’estrazione dei poli-
                    di estrazione. Le proprietà del solvente                        fenoli e la verifica dell’applicabilità del
                    di estrazione, la dimensione delle par-                         processo determineranno la possibilità
FOOD HUB MAGAZINE

                    ticelle delle materie prime, il rapporto                        di installare il modulo UAE nella bioraffi-
                    solvente-solido, la temperatura di estra-                       neria spagnola, che rappresenta un vero
                    zione e le impostazioni acustiche quali                         ambiente industriale.
                    l’ampiezza acustica, l’energia acustica

                                                                               66                                                                                                67
Ultrasuoni per l'economia circolare: dal mantenimento della freschezza degli alimenti alla valorizzazione dei rifiuti alimentari - IRIS ...
Tecnologie innovative applicate all’industria alimentare                                                     Luglio - Settembre 2019

                                                                                                                                                                                                                         FOOD HUB MAGAZINE
                    PROLIFIC - Estrazione e                                                                                      Processi di bioraffineria innovativi e so-
                                                                                                                                 stenibili, applicati a prodotti di scarto         Il progetto PROLIFIC appliche-

                    valorizzazione di proteine e                                                                                 ricchi di proteine, potrebbero contribu-
                                                                                                                                 ire significativamente a rispondere alla
                                                                                                                                                                                   rà una gamma di tecnologie
                                                                                                                                                                                   di trasformazione alimentare

                    molecole bioattive da processi                                                                               domanda globale di proteine alimen-
                                                                                                                                 tari (ampiamente superiore alle attuali
                                                                                                                                                                                   a residui agroindustriali di
                                                                                                                                                                                   legumi, funghi e caffè al fine

                    agroindustriali (legumi, funghi e                                                                            capacità di produzione), che dovrebbe
                                                                                                                                 aumentare del 76% nel 2050 [10] a
                                                                                                                                                                                   di     recuperare     significative
                                                                                                                                                                                   quantità di proteine, peptidi,
                    caffè)                                                                                                       causa della costante crescita della po-
                                                                                                                                 polazione mondiale. Questa prevista
                                                                                                                                                                                   fibre e altri composti a valore
                                                                                                                                                                                   aggiunto. Una volta valutati da
                                                                                                                                 scarsità di risorse proteiche viene am-           protocolli sostenibili a livello
                                                                                                                                 plificata dall’aumento del reddito pro            economico e ambientale, gli
                                                                                                                                 capite nei paesi industrializzati come            output saranno sottoposti a
                    Le biomasse residuali agroindustriali                           interessato principalmente la Germa-         l’Asia e l’America centrale e latina. [11]        tecniche di trasformazione e
                    e i sottoprodotti della produzione ali-                         nia (37%) e l’Italia (19%), poi il Belgio    In particolare, l’aumento della domanda           condizionamento enzimatico in
                    mentare (come legumi, funghi e caffè)                           (9%), la Spagna (8%), la Francia (7%) e      di proteine animali comporterà un’enor-           un ambiente di rilevanza indu-
                    possono costituire una ricca fonte di                           il Regno Unito (6%) [8]. La bevanda del      me crescita del fabbisogno di proteine            striale. In definitiva, ciò fornirà
                    componenti nutrizionali. Tuttavia, il loro                      caffè è ottenuta dal caffè verde tostato.    alimentari, che sarà difficile soddisfare         quantità plausibili di composti
                    potenziale deve ancora essere piena-                            Durante questa fase di trasformazione,       in modo eco-sostenibile, dato l’elevato           e componenti necessari a pro-
                    mente valorizzato.                                              vengono sviluppate le proprietà carat-       impatto ecologico esercitato dalla pro-           durre 16 prototipi per i settori
                                                                                    teristiche della bevanda del caffè (come     duzione di alimenti di origine animale.           alimentare, dei mangimi, degli
                    • Legumi, come fonte di proteine, fibre,                        il sapore e l’aroma) e viene rimosso il      [12]                                              imballaggi e dei cosmetici.
                    carotenoidi e fitosteroli. I sottoprodotti                      sottile tegumento residuo che copre e                                                          PROLIFIC ha ricevuto finanzia-
                    della lavorazione industriale di fagioli e                      protegge lo strato esterno del chicco di                                                       menti da Bio-Based Industries
                    piselli consistono generalmente in pisel-                       caffè verde. Inoltre, considerando che
                                                                                                                                      In PROLIFIC, IRIS                            Joint Undertaking nell’ambito
                    li non conformi, bucce e parti di piante,                       oltre il 50% del frutto viene scartato, la
                                                                                                                                      sfrutta la potenza degli                     dell’accordo di finanziamento
                    in particolare i baccelli ancora presenti                       produzione di caffè comporta una quan-
                                                                                                                                      ultrasuoni per migliorare                    n. 790157. Il partenariato pub-
                    dopo la raccolta nei campi.                                     tità elevata di rifiuti, come la buccia o                                                      blico-privato/l’impresa comune
                                                                                    lo strato esterno del chicco, di cui viene        l’efficienza di estrazione
                                                                                                                                                                                   riceve il sostegno del program-
                    • Funghi, come fonte alternativa di pro-                        riutilizzata solo una piccola percentuale         di proteine nel caso di
                                                                                                                                                                                   ma di ricerca e innovazione Ho-
                    teine, chitosani e b-glucani. Sono entrati                      [9].                                              substrati recalcitranti
                                                                                                                                                                                   rizon 2020 dell’Unione europea
                    a far parte della dieta dei consumatori                                                                           (come residui di caffè e                     e del consorzio Bioindustrie.
                    a causa del significativo mutamento di                                                                            funghi).
                    gusti e abitudini alimentari e della ri-
                    chiesta di alimenti a basso contenuto di
                    grassi.

                    • Caffè, come fonte di fibre, polifenoli
                    e caffeina. Nel 2017, l’Unione Europea
FOOD HUB MAGAZINE

                    (UE) ha importato quasi 3 milioni di
                    tonnellate di caffè dall’estero. Le im-
                    portazioni ammontavano a 8,8 miliardi
                    di euro. Queste importazioni hanno

                                                                               68                                                                                             69
Ultrasuoni per l'economia circolare: dal mantenimento della freschezza degli alimenti alla valorizzazione dei rifiuti alimentari - IRIS ...
Tecnologie innovative applicate all’industria alimentare                                                      Luglio - Settembre 2019

                                                                                                                                                                                                                                     FOOD HUB MAGAZINE
                    Gli esperimenti su scala di laboratorio                         quantità di carboidrati insolubili. Le con-
                    vengono eseguiti variando il tempo di                           dizioni di reazione selezionata saranno
                    sonicazione, la potenza di uscita e usan-                       utilizzate per il ridimensionamento del
                    do la modalità ad impulsi per aumenta-                          processo di intensificazione, usando un                                      SIMONA NERI
                    re l’efficacia di estrazione delle proteine.                    sistema di sonicazione dinamica. Sarà,
                    L’estrazione di proteine da fonti biolo-                        anche, valutata l’estrazione assistita da                                    Project e Innovation Manager presso IRIS Technology Solu-
                    giche può essere ottenuta tramite la                            microonde per migliorare l’estraibilità                                      tions. Ha svolto un Dottorato in Chimica supramolecolare
                    tecnica di precipitazione acido/alcalina.                       delle proteine dalle materie prime se-                                       presso l’Università di Padova, incentrando il suo lavoro di
                    Dopo aver rimosso la fibra e il grasso e                        lezionate attrverso l’applicazione della                                     ricerca sull’utilizzo di nanoparticelle d’oro auto-assemblate
                    aver macinato il campione per determi-                          metodologia delle superfici di risposta                                      come sensori e interruttori molecolari nel processo di bio-
                    nare la dimensione delle particelle, viene                      (RSM). Saranno ottimizzati parametri                                         catalisi. Precedentemente, ha conseguito una Laurea Magi-
                    applicata, prima, l’estrazione di alcalina                      quali il tempo di estrazione, il tipo di                                     strale in Chimica Organica presso l’Università di Barcellona,
                    per solubilizzare la proteina e, successi-                      solvente (acido / alcali / acqua) e il rap-                                  con tesi finale sui peptidi bioattivi. Ha, inoltre, acquisito una
                    vamente, la filtrazione per rimuovere la                        porto solido / liquido.                                                      certa esperienza nel campo delle tecnologie di packaging,
                                                                                                                                                                 grazie alla sua Laurea Triennale in Scienza e Tecnologia
                                                                                                                                                                 del Packaging e all’attività professionale svolta presso
                                                                                                                                                                 Procter&Gamble, GlaxoSmithKline e Lindt&Sprüngli.

                                                                                                                                  Industria alimentare italiana:
                                                                                                                                  nuove opportunità
                                                                                                                                  Il settore della lavorazione di alimenti e            non sono solitamente accessibili per le
                                                                                                                                  bevande rappresenta una delle realtà in-              piccole e medie aziende, poiché richie-
                                                                                                                                  dustriali più importanti in Italia. Il settore        dono un’elevato tasso di innovazione e
                                                                                                                                  italiano della produzione, trasformazion              una grande capacità di investimento.
                                                                                                                                  Il settore della lavorazione di alimenti e
                                                                                                                                  bevande rappresenta una delle realtà in-
                    Fig. 3 - Estrazione di proteine dai sottoprodotti di legumi, funghi e caffè (progetto                         dustriali più importanti in Italia. Il settore
                    PROLIFIC).
                                                                                                                                  italiano della produzione, trasforma-
                                                                                                                                  zione e vendita al dettaglio di alimenti
                    Gli estratti proteici, ottenuti dai flussi di
                                                                                                                                  risulta fortemente frammentato, pre-
                    biomassa, saranno sottoposti a diversi
                                                                                                                                  sentando un ambiente imprenditoriale
                    trattamenti (come la purificazione, la
                                                                                                                                  molto competitivo. Anche le più grandi
                    concentrazione e la stabilizzazione) e
                                                                                                                                  aziende italiane di vendita al dettaglio
                    convertiti, quindi, in ingredienti per ali-
                                                                                                                                  sono di dimensioni notevolemte inferiori
                    menti ricchi di proteine o antiossidanti
                                                                                                                                  rispetto ad altri grandi attori internazio-
                    (come cereali, pasta ecc). Verranno, inol-
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                                                                                                                                  nali. I costi relativamente elevati richiesti
                    tre, utilizzati nella produzione di man-
                                                                                                                                  dall’importazione di nuovi prodotti ali-
                    gimi e come componenti di polimeri e
                                                                                                                                  mentari e dallo sviluppo di tecnologie
                    formulazioni composite (ad esempio,
                                                                                                                                  di trasformazione alimentare sostenibili
                    per il packaging dei cosmetici).

                                                                               70                                                                                                  71
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Tecnologie innovative applicate all’industria alimentare                                                       Luglio - Settembre 2019

                                                                                                                                                                  FOOD HUB MAGAZINE
                    Grazie a questi tre progetti si intende                         più efficiente dalla riduzione dei costi
                    aumentare la competitività di alcune                            e dei tempi e, anche, dai benefici eco-
                    imprese italiane di trasformazione ali-                         nomici e ambientali derivanti dall’otti-
                    mentare, per aiutarle nella valutazione e                       mizzazione dei flussi produttivi e dalla
                    integrazione di processi di valorizzazio-                       valorizzazione di tutti i prodotti ottenuti.
                    ne di sottoprodotti e scarti. Questo le                         Alcune piccole e medie aziende italiane
                    porterà, presumibilmente, ad espande-                           di trasformazione alimentare e altre ben
                    re il loro mercato regionale e nazionale                        note grandi industrie costituiscono le
                    grazie alla commercializzazione di nuovi                        realtà concrete in cui questi tre progetti
                    prodotti, al prolungamento della shelf-                         congiunti sono stati sviluppati e in cui le
                    life e alla conservazione della qualità                         tecniche sopra menzionate (tra le altre)
                    nutrizionale. Tale processo viene reso                          verranno potenziate, integrate e testate.

                                                                                                            © IRIS
FOOD HUB MAGAZINE

                                                      Fig. 4 – Aziende italiane alimentari

                                                                               72                                                                            73
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                                                                                                                                                                                                           FOOD HUB MAGAZINE
                                                                     BIBLIOGRAFIA

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                                                                                                                                   R., & Meybeck, A. (2011). Global Food Losses and Food Waste:
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                                                                                                                                   Agriculture and Rural Development, (December). Retrieved from
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