INNOVAZIONE NELLA FILIERA DEI PRODOTTI DERIVATI DEI ... · PARMA 15 Aprile CEREALI A CARIOSSIDE...

INNOVAZIONE NELLA FILIERA DEI

PRODOTTI DERIVATI DEI CEREALI:

ASPETTI TECNOLOGICI

M. Ambrogina [email protected]

DIPARTIMENTO DI SCIENZE E TECNOLOGIE ALIMENTARI E MICROBIOLOGICHE - DISTAM

FEDERALIMENTARE

Innovazione di processo: miglioramento della qualit à e della sicurezza alimentare anche nei prodotti tradi zionali?

Parma - 15 Aprile 2011

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CIISCAM / INRAN, 2009http://www.ciiscam.org/

DIETA MEDITERRANEA: PATRIMONIO CULTURALE IMMATERIALE UMANITÀ

~ 150Unità produttive

~ 3.100.000Produzione (t/anno)

ITALMOPA (molini)~ 10.250.000Produzione (t/anno)

~ 3.640Fatturato (M€)


UNIPI (pastifici)


AIDI (prodotti da forno)



~ 1.000.000Produzione (t/anno)

LA FILIERA DEI CEREALI LA FILIERA DEI CEREALI Il valore della piramide alimentare è duplice: da un lato rappresenta una eccellente sintesi delle principali conoscenze acquisite dalla medicina e dagli studi sulla alimentazione, dall’altro è un potente strumento di educazione al consumo.

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FILIERA dei CEREALIFILIERA dei CEREALI

SEMINA, MATURAZIONE in CAMPO &

RACCOLTA

CONSERVAZIONE o

STOCCAGGIO (da poche settimane fino a 12 o più mesi)

PROCESSI TECNOLOGICI di TRASFORMAZIONE

TECNOLOGO ALIMENTARE

TECNOLOGO ALIMENTARE

•Macinazione•Pastificazione•Produzione pane e altri prodotti da forno

ALIMENTIALIMENTI di ““ BASEBASE ””di QUALITÀ

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FILIERA dei CEREALIFILIERA dei CEREALI

((BIOBIO)TECNOLOGO )TECNOLOGO ALIMENTAREALIMENTARE

SEMINA, MATURAZIONE in CAMPO &

RACCOLTA

CONSERVAZIONE o

STOCCAGGIO (da poche settimane fino a 12 o più mesi)

PROCESSI TECNOLOGICI di TRASFORMAZIONE

GENETISTAGENETISTA

ECONOMISTAECONOMISTA

BIOCHIMICOBIOCHIMICO

CHIMICOCHIMICO

NUTRIZIONISTANUTRIZIONISTA

MICROBIOLOGOMICROBIOLOGO

AGRONOMOAGRONOMO

INGEGNEREINGEGNEREALIMENTIALIMENTI di ““ BASEBASE ””

�ELEVATO VALORE NUTRIZIONALE E FUNZIONALE

�DEFINITE PROPRIETÀ SENSORIALI�PRIVI di CONTAMINANTI BIOTICI e ABIOTICI

(ELEVATA QUALITÀ IGIENICO-SANITARIA )�LUNGA CONSERVABILITÀ�DISPONIBILITÀ ELEVATA, PREZZO

CONVENIENTE�……..

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PASTA ALIMENTARE PASTA ALIMENTARE

Innovazione di processo: miglioramento della qualità e

della sicurezza alimentare anche nei prodotti tradizionali?

Fonte: FSTA 2000-2011

� PASTA (title) 715� PASTA (abstract) 3741� PASTA QUALITY (title) 65� PASTA QUALITY (abstract) 321

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prile frumento duro

FILIERA FRUMENTO DURO: OBIETTIVI FILIERA FRUMENTO DURO: OBIETTIVI ““ CONSOLIDATICONSOLIDATI ””

pulitura e condizionamento

ricezione e conservazione (stoccaggio) granella

macinazionepassaggi ripetuti di:• rottura• classificazione/setacciatura• rimacina

conservazione semola

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NO

resa semola: 65 ÷÷÷÷ 70 %(30÷35% crusca, germe, ecc.)

resa grano pulito: 95 ÷÷÷÷ 98 %(2÷5% impurezze e difetti)

grano “stoccato” = 100

- Alta resa macinazione e alta produttività impianti

cottura casalinga

pastificazione• miscelazione ingredienti• estrusione sotto pressione• essiccazione• confezionamento• conservazione e distribuzione

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resa pasta secca: 98.5 % (2.5 % H2O)

150-160 kg grano per ottenere 100 kg pasta secca

- Buona e costante qualità in cottura: essiccazione HT

- Scelta varietà con elevata resa produttiva, resistenza malattie, qualità proteine

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pasta

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FILIERA FRUMENTO DURO: NUOVI OBIETTIVIFILIERA FRUMENTO DURO: NUOVI OBIETTIVI- Selezione genetica varietà :� resistenza a malattie fungine� particolari proprietà amido

- Nuove modalità conservazione - Trattamenti fisici di sanitizzazione (atmosfere

controllate, temperature “estreme”; RF, MO; ecc.)

- Operazioni pre-macinazione :� eliminazione totale chicchi difettosi� eliminazione strati tegumentali periferici inquinat i� recupero composti bio-attivi e valorizzazione

sottoprodotti � stabilizzazione sottoprodotti

- Miglioramento caratteristiche nutrizionali e funzionali pasta

� amido resistente� arricchimento con frazioni ricche di composti bio-

attivi� miglior qualità per prodotti gluten-free

- Riduzione tempi cottura

frumento duro





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cottura casalinga


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CARIOSSIDE CEREALI CARIOSSIDE CEREALI (es. FRUMENTO )(es. FRUMENTO )

I componenti bioattivi sono presenti soprattutto nelle regioni

che vengono eliminate con la macinazione “convenzionale”

(CRUSCA E GERME)

Estrazione semola e farina

(RECUPERO MANDORLA)

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http://www.healthgrain.org

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BENEFICI “WHOLE GRAIN” SONO ASSOCIATI ALL’ASSUNZIONE CONTEMPORANEA DI TUTTE LE FRAZIONI

farina integrale ≠≠≠≠ whole grain!

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FILIERA DEL FRUMENTO DURO: nuove varietFILIERA DEL FRUMENTO DURO: nuove variet àà Tr.durumTr.durum- Selezione genetica varietà :� particolari proprietà amido





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cottura casalinga


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pasta


� amido resistente

High amylose starch has attached particular interest because of its correlation with the amount of ResistantStarch (RS) in food. RS plays a role similar to fibre withbeneficial effects for human health , providing protectionfrom several diseases, such as colon cancer, diabetes, osteoporosis and cardiovascular diseases.

Furthermore, pasta produced with semolina containing a higher amylose content shows good cooking resistanceand firmness, satisfying consumer preferences .

frumento duro

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FILIERA DEL FRUMENTO DURO: nuove varietFILIERA DEL FRUMENTO DURO: nuove variet àà Tr.durumTr.durum

Amylose content of SBIIa RNAi lines and untransformed cultivars (cv Svevo and cv Ofanto)

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FILIERA DEL FRUMENTO DURO: PREFILIERA DEL FRUMENTO DURO: PRE --MACINAZIONEMACINAZIONE





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cottura casalinga


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semola

pasta

- Nuove modalità conservazione granella

http://www.silobag.com..au

CHARACTERISTICS OF SILO BAG

• Airtight, 3 layerpolyethylene it keeps out air and light • Size - 220 tonnecapacity• Bag life - 12 months in the open. Bags can bestored anywhere on farm as long as the ground isclean, well drained and free of sharp objects• Silo bag is filled fromheader or chaser bin at around 200 tonnes per hour• Silo bag is emptied byoutloader at up to 180 tonnes per hour

frumento duro

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FILIERA DEL FRUMENTO DURO: PREFILIERA DEL FRUMENTO DURO: PRE --MACINAZIONEMACINAZIONE

- Operazioni pre-macinazione:� eliminazione totale chicchi difettosi (volpati e fusariati)� eliminazione strati tegumentali periferici inquinat i� recupero composti bio-attivi e valorizzazione

sottoprodotti � stabilizzazione sottoprodotti





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cottura casalinga


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semola

pasta

- Trattamenti fisici di sanitizzazione (atmosfere controllate, temperature “estreme”; RF, MO; ecc.)

frumento duro

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Processo con PeelingProcesso tradizionale

Cassoni di riposo

B1. Rottura B1. Rottura

�Parziale eliminazione strati tegumentali periferici inquinati (azione “peeling” - sfregamento chicco contro chicco)

Macchina “DCPeeler”

OPERAZIONI PREOPERAZIONI PRE--MACINAZIONEMACINAZIONE�Completa eliminazione chicchi difettosi (volpati e fusariati) mediante

selezionatrice ottica

Selezionatrice ottica (Sortex)

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prima peelingprima peeling dopo peelingdopo peeling

EFFETTIasportazione 2- 3 % materiale;

riduzione n. microorganismi (~1 Log);

abbassamento micotossine (min. 50%);

eliminazione sabbia e terra (~ 90 %);

eliminazione metalli pesanti (~ 90 %);

maggior resa (2-3 %)

maggior durata laminatoi B1;

minor fabbisogno laminatoi rigati;

minor fabbisogno semolatrici.

AZIONE:abrasione chicco contro chicco

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CEREALI A CARIOSSIDE NUDACEREALI A CARIOSSIDE NUDACEREALI A CARIOSSIDE NUDA

glume e glumellesono rimosse

durante la trebbiaturawheat

storage

cleaning

conditioning

milling

FRUMENTO

operazione di abrasione che procede dall’esterno del chicco versol’interno , normalmente impiegata nel caso di cereali vestiti

RISOglume e glumelle

(lolla)

fortemente adese al chicco

DECORTICAZIONEDECORTICAZIONEDECORTICAZIONE

CEREALI A CARIOSSIDE VESTITACEREALI A CARIOSSIDE VESTITACEREALI A CARIOSSIDE VESTITA(riso, orzo, avena)

operazione che consente la totale rimozione della lolla a

dare un chicco integraleoperazione che consente la

parziale rimozione dei tegumenti

frumento

ricezione e stoccaggio

pulitura

condizionamento

umidificazione

DECORTICAZIONE

macinazione

DECORTICAZIONEDECORTICAZIONEDECORTICAZIONE

OPERAZIONI PREOPERAZIONI PRE--MACINAZIONE: LA DECORTICAZIONE MACINAZIONE: LA DECORTICAZIONE

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� Pagani M.A., D’Egidio M.G., De Noni I., Pellegrino L ., Cecchini C. 1999.Efficacia del trattamento di decorticazione del grano duro nella riduzione dell’attività αααα-amilasica della semola e del danno termico della pa sta secca. 4°°°° CISETA, Cernobbio (Como) 16-17 settembre

� Pagani M.A., De Noni I., Pellegrino L., D’Egidio M.G ., Cecchini C. 2000.Decorticazione del grano duro : riduzione dell’attività αααα-amilasica della semola e del danno termico della pasta secca. Tec. Molitoria, 51, 1170-1175.

� Pagani M.A., De Noni I., D’Egidio M.G., Cecchini C., 2002.

Effectiveness of debranning process of durum wheat for improving semolina quality. Proceedings of the Second International Workshop “D urum Wheat and Pasta Quality: recent achievements and ne w trends”. Rome, 19-20 November, pp 157- 161.


� Bottega G., Caramanico R., Lucisano M., Mariotti M., Franzetti L., Pagani M.A. 2009.The debranning of common wheat (Triticum aestivum L.) with innovative abrasive rolls. Journal of Food Engineering, 94: 75-82.

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MACCHINE per DECORTICAZIONE FRUMENTO MACCHINE per DECORTICAZIONE FRUMENTO ((debranningdebranning --dehullingdehulling , , pearlingpearling ))

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58

60

62

64

66

68

70

DL (%)

YIELD (%)

3.8% 4.5%

-1.8%

GRANO DURO VITREO

RESA SEMOLA (Grano non decorticato): 63.2%

-50

-40

-30

-20

-10

0

10

20

30

VWK SWK

ash

glutenstarch

αααα-amylase

brokenkernels

%

RIFERIMENTO (Grano non decorticato)

MODIFICAZIONI CARIOSSIDE

5% 7.5% 12%

da: Pagani et al, 2002

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L’abrasione determina l’allontanamento degli strati tegumentali senza compromettere lo strato aleuronico e la mandorla farinosa

Tempi umidificazione minori e resa maggiore

EFFETTO DECORTICAZIONE EFFETTO DECORTICAZIONE - lavorazione industriale

1,0E+01

1,0E+02

1,0E+03

1,0E+04

1,0E+05

1,0E+06

1 2 3 4

CB

T (u

fc/g

)

tradizionale decorticato atal quale

D33 D34 D35 D36

1,00E+01

1,00E+02

1,00E+03

1,00E+04

1,00E+05

1,00E+06

1 2 3

CB

T (

ufc/

g)

tradizionale decorticato btal quale

D38 D39 D40

La decorticazione permette di ottenere farine di

Miglior qualità igienica

A B

C D

0

20

40

60

80

100

hard soft

rese di macinazione (%)

1 passaggio3 passaggi

1 passaggio

3 passaggi

3 h 3 h

da: BOTTEGA et al., 2009; 2010

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Fig.3. DON concentration relative to % of dehulling

DECORTICAZIONE: EFFETTI SU MICOTOSSINEDECORTICAZIONE: EFFETTI SU MICOTOSSINE

50 – 60% riduzione

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Fig. 2. Determination, using phenolic acids as biochemicalmarkers, of the grain tissues proportions (aleurone, pericarp, endosperm), as a function of total milling extraction rate.

Journal Cereal Science 46, (2007) 327 - 347

DECORTICAZIONE & DECORTICAZIONE & FRAZIONAMENTOFRAZIONAMENTO

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QUANTIFICAZIONE BIOQUANTIFICAZIONE BIO --MARKERS NEL CHICCOMARKERS NEL CHICCO

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DECORTICAZIONE: RECUPERO BIODECORTICAZIONE: RECUPERO BIO --COMPONENTICOMPONENTI

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FILIERA FRUMENTO: FRAZIONI FILIERA FRUMENTO: FRAZIONI ““ FUNZIONALIFUNZIONALI ””

LEURON™The natural health ingredient.

PROCESS / TECHNOLOGYPROCESS / TECHNOLOGY

The Buhler process breakthrough enablesrecovery of the valuable aleurone cells from wheatbran to yield a light coloured, free-flowing powder. This innovative process, specifically the electrostatic separation of the aleurone cells fromthe outer layers of the bran, leads to a high puritywheat aleurone ingredient.

www.buhlergroup.com/global/en/leuron.htm

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FILIERA FRUMENTO : SEPARAZIONE FRAZIONI FILIERA FRUMENTO : SEPARAZIONE FRAZIONI ““FUNZIONALIFUNZIONALI””

TURBO-SEPARATOREContenuto proteico delle frazioni

separate mediante turboventilazioneda frumenti vestiti

scarto F2 T

scarto F1 T

frazione F2 T

frazione F1 T – II°°°°passaggio

frazione F1 T

ProtProt .: 8.8 %.: 8.8 %

ProtProt .: 9.0 %.: 9.0 %

ProtProt .: 8.8 %.: 8.8 % ProtProt .: 20.1 %.: 20.1 %

ProtProt .: 18.2%.: 18.2%

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FILIERA FRUMENTO DURO: ARRICCHIMENTO PASTAFILIERA FRUMENTO DURO: ARRICCHIMENTO PASTA


� Arricchimento con frazioni ricche di composti bio-attivi

� miglior qualità per prodotti gluten-free





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cottura casalinga


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semola

pasta

M.G. D’Egidio, M.A. Pagani, M.C. Casiraghi, E. Canzi, C. Cecchini.Fructan in durum wheat: an opportunity forfunctional foods.C&E Spring Meeting, Montpellier 2007

E. Marconi, M. Graziano, R. CubaddaComposition and utilization of barleypearling by-products for making functionalpastas rich in dietary fiber and b-glucans . . Cereal Chem. 2000, 77: 133-139

frumento duro

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CARATTERISTICHE FUNZIONALI PASTACARATTERISTICHE FUNZIONALI PASTA

Immunoblotting

days after-anthesiskDa 9 15 21 28

SDS-page

Duiliocultivar

94

48

29

20

days after-anthesis

65

9 15 21 28

da: D’Egidio et al., 2007

da: Marconi, 2000 e 2007+ sfarinato orzo + inulina

6.93.013.0100% semola integrale

4.05.211.870 % semola30 % IWG

1.73.111.1100% semola

Fibra ins%

FOS %

Proteine %PASTA

67 6453 58

100

0

20

40

60

80

100

120

glucose 100%semolina

30% IWG dieteticpasta

wholemeal

GLYCAEMIC INDEX

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CONVENTIONAL EXTRUSIONCONVENTIONAL EXTRUSION(PROCESS A)(PROCESS A)

Macaroni-shaped pasta

WATERWATER WATERWATER

PROCESSO PASTIFICAZIONE GLUTENPROCESSO PASTIFICAZIONE GLUTEN --FREEFREE

WaterWater

MIXINGMIXING

DRYING50 °C/14 hDRYING

50 °C/14 h

EXTRUSION(T=50-55°°°° C)EXTRUSION(T=50-55°°°° C)

Pasta APasta A

Pre- gelatinizedflour

Pre- gelatinizedflour

DRYING50 °C/14 hDRYING

50 °C/14 h

Pasta BPasta B

EXTRUSION(T=50-55°°°° C)EXTRUSION(T=50-55°°°° C)

EXTRUSIONEXTRUSION--COOKINGCOOKING(PROCESS B)(PROCESS B)

HEAT TREATMENTSTEAM TREATMENT (T=120°°°° C)

HEAT TREATMENTSTEAM TREATMENT (T=120°°°° C)

MIXINGMIXING

WaterWaterUntreatedflour

Untreatedflour

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quinoa

avena

Agente “strutturante” ha effetto positivo solo su farina di quinoama è indipendente da quantità

utilizzata

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Comportamento in cottura: struttura amido ha ruolo-chiave

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LA DOPPIA PIRAMIDELA DOPPIA PIRAMIDE

Doppia Piramide: alimentazione sana per le persone,Doppia Piramide: alimentazione sana per le persone,sostenibile per il pianetasostenibile per il pianeta

L’adozione della Dieta Mediterranea è percepita come coerenza con i piùattuali trend socio-culturali, quali l’attenzione a l benessere fisico; la lotta all’obesità; la valorizzazione dei prodotti tipici; la ricerca dei prodotti naturali e genuini e l’attenzione alla tutela ambientale.

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LA PIRAMIDE AMBIENTALELA PIRAMIDE AMBIENTALE

Water footprintlitri di acqua per kg o litro di alimento

Ecological Footprintm2 globali per kg o litro di alimento

Carbon Footprintg CO2 eq per kg o litro di alimento

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CONCLUSIONICONCLUSIONI

�� Le principali innovazioni nella filiera della pasta Le principali innovazioni nella filiera della pasta riguardano principalmente le fasi a monte del processo di riguardano principalmente le fasi a monte del processo di pastificazione ma alcune sfide sono ancora apertepastificazione ma alcune sfide sono ancora aperte

�� Attento controllo delle fasi di conservazione e Attento controllo delle fasi di conservazione e prepre --macinazionemacinazione per garantire la massima sicurezzaper garantire la massima sicurezza

�� Valorizzazione (sotto)prodotti, vista la loro ricchezz a in Valorizzazione (sotto)prodotti, vista la loro ricchezz a in biobio --componenticomponenti per uso per uso alimentarealimentare …………. ma non solo . ma non solo

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GRAZIE PER LA VOSTRA GRAZIE PER LA VOSTRA ATTENZIONE !ATTENZIONE !

INNOVAZIONE NELLA FILIERA DEI PRODOTTI DERIVATI DEI ... · PARMA 15 Aprile CEREALI A CARIOSSIDE...

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