Cesena, 05.10. 2011

PROGETTO TEPASS

Parma, 14.10. 2010

Progetto TEPASS

Attività del CIRI Cesena (Centro Interdipartimentale di Ricerca Industriale

Agro-alimentare)

Marco Dalla Rosa, Santina Romani, Pietro

Rocculi & Valentina Siracusa Alma Mater Studiorum - Università di Bologna

Centro Interdipartimentale per la Ricerca Industriale (CIRI)

Agro-Alimentare - (Tecnopolo Agroalimentare di Cesena)

Cesena, 05.10. 2011

PROGETTO TEPASS

Il progetto TEPASS -

TEcnologie Per l’Agroalimentare Sicuro e

Sostenibile

TEMATICHE: valutazione di soluzioni innovative per la qualità

e sostenibilità ambientale dell’imballaggio alimentare e dei

prodotti alimentari, approfondendo alcune tecnologie

relative all’alimento, all’imballaggio e alla loro

interazione.

1. Ricerca industriale: scelta e caratterizzazione dei film innovativi

2. Sviluppo sperimentale: applicazioni ai prodotti alimentari nelle

condizioni di utilizzo reale

3. Consulenze specialistiche: valutazione biodegradabilità, analisi

dei costi, LCA

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PROGETTO TEPASS

Il gruppo di ricerca (CIRI Cesena)

• Il gruppo di lavoro coinvolto nel progetto TEPASS afferisce al CIRI

Agroalimentare (Unità Operativa Area di processo, alimenti, consumi e

salute) e prevalentemente al Dipartimento di Scienze degli Alimenti, istituito

nel 2001, avente due sedi, Bologna e Cesena, con sede operativa presso il

Campus di Scienze degli Alimenti in Cesena.

• Referente per il progetto: Prof. Marco Dalla Rosa.

Aree di interesse principali del gruppo di

ricerca • Studi di packaging e caratterizzazione dei materiali di imballaggio; uso di

atmosfere modificate/protettive; studi di shelf-life.

• Ottimizzazione della formulazione degli alimenti e delle condizioni di

processo per l’ottenimento di prodotti tradizionali e/o innovativi con

elevate caratteristiche qualitative.

• Studio di componenti con attività funzionali protettive e disegno di alimenti

funzionali.

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PROGETTO TEPASS

Prof. Marco Dalla Rosa, PhD

Dr. Santina Romani, PhD

Dr. Pietro Rocculi, PhD

Dr. Gian Gaetano Pinnavaia

Prof. Valentina Siracusa (Uni Catania - visiting professor)

Dr. Alessandra Bordoni

Dr. Moreno Toselli

Dottori di ricerca

Dr. Emiliano Cocci (assegnista di ricerca CIRI)

Dr. Urszula Tylewicz (assegnista di ricerca CIRI)

Dr. Federica Balestra (assegnista di ricerca CIRI)

Personale coinvolto

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PROGETTO TEPASS

U. R. aziendali + U. R. accademiche

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Interazioni aziende - unità di ricerca

•OROGEL

•DECO

•INFIA

•NEGRONI

•APOFRUIT

•CIRI Cesena

•CIRI Ces-Bo

•già SITEIA

•UNIMORE

•OR3

•OR2

•OR1

•Centuria

•DemoCenter

test

•biodegradabilità

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PROGETTO TEPASS

Attività del CIRI nel progetto

• APPROCCIO TECNOLOGICO: sviluppo delle attività di

ricerca industriale e di sviluppo sperimentale:

- (OR 3): caratterizzazione chimico-fisica e valutazione delle

prestazioni dei materiali di imballaggio di controllo ed

innovativi (biodegradabili) oggetto di ricerca;

- (OR 5): studio delle caratteristiche qualitative e di stabilità dei

prodotti alimentari confezionati con i film plastici tradizionali ed

innovativi nel corso della loro shelf-life, delle prestazioni dei

film oggetto di studio e di eventuali loro modifiche a seguito

dell’utilizzo con i diversi prodotti alimentari. Studi di LCA.

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PROGETTO TEPASS

• APPROCCIO NUTRIZIONALE:

- (OR 4) - applicazione a matrici alimentari di interesse

(prodotti surgelati) di ingredienti naturali provenienti da

colture di nicchia (componenti alimentari “funzionali”) ad

azione antiossidante, antinfiammatoria ecc., che

concorrano al mantenimento di uno stato di benessere

fisico dei consumatori.

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PROGETTO TEPASS

OR 3 - Caratterizzazione chimico-fisica dei film

plastici biodegradabili a confronto con i

materiali tradizionali

Caratterizzazione meccanica, termica, misure dello

spessore, della permeabilità ai gas, analisi

spettroscopiche FTIR, …..

Risultati attesi: informazioni approfondite relative alle

prestazioni dei film ed al loro utilizzo per il

confezionamento di diversi alimenti in differenti

condizioni di stoccaggio.

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PROGETTO TEPASS

Caratterizzazione meccanica:

dinamometro “Texture Analyser TA.Hdi” con accessorio

specifico per il test di Tensile Grip (A/TG)

Prelievo campioni (direzione di taglio)

secondo le norme ASTM D882 09,

ASTM D638

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PROGETTO TEPASS

Parametri ricavati dalle prove meccaniche:

- Resistenza massima all’Estensione (Stress: N/mm2)

- Allungamento percentuale a Rottura (Strain: %)

- Tenacità (area sottesa)

- …….

Diagramma sforzo-deformazione

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Caratterizzazione termica: Calorimetro Differenziale a

Scansione (Perkin-Elmer, Pyris DSC-6)

Termogramma

Energia assorbita o rilasciata

Tg - Tm - Tc - H (J/g) - Cristallinità %

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Misure di permeabilità: Permeabilimetro manometrico

termostatato (mod.GDP-C, Brugger Feinmechanik)

Determinazione di:

- GTR (Gas Transmission Rate): cm3/m2 d bar;

- Coefficiente di Diffusione (D: cm2/s); - Solubilità (S: cm3/m2 bar);

- Time Lag (s)

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PROGETTO TEPASS

Rappresentazione grafica

di curve di permeabilità

(a: GTR/t; b: dP/t a 23°C, 100 % CO2)

(ISO 15 105-1 and ASTM D1434)

Standard test Method for Determining

Gas Permeability Characteristics of Plastic Film

and Sheeting)

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PROGETTO TEPASS

Misure dello spessore dei film: micrometro digitale mod.

DMG Sample Thickness Tester

Micrometro digitale Finestra di lettura

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PROGETTO TEPASS

Anlisi spettroscopiche FTIR: per individuare la struttura

molecolare dei materiali ed identificarli

Spettro FT-IR, 650-4000 cm-1

Perkin-Elmer-1725-X

spectrophotometer

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PROGETTO TEPASS

OR 5 - Studio delle caratteristiche qualitative e

di stabilità di alimenti confezionati con i

materiali in prova - valutazione dei film

plastici applicati ai prodotti

- studio della modifica di alcune caratteristiche qualitative di differenti

prodotti alimentari (prodotti da forno, prodotti vegetali interi e di

IV gamma, surgelati) confezionati con i film plastici tradizionali ed

innovativi nel corso della loro shelf-life

- studio di eventuali modifiche delle caratteristiche dei materiali di

imballaggio utilizzati a seguito del contatto con i diversi prodotti

alimentari

- analisi dei costi e valutazioni di sostenibilità economica ed

ambientale

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SHELF LIFE - SL o ± dQ/dt = f (F, P, E)

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Studi sulla shelf-life

• Conoscenza dei fenomeni alterativi predominanti

• Scelta, come indice della shelf-life, di un attributo di

qualità (quale?): percepibile misurabile, riproducibile,

rilevante per quantificare la velocità di deterioramento.

• Quantificazione del livello minimo di qualità che

siamo disposti ad accettare (limite critico - tsl): equazioni

cinetiche, modelli di previsione.

• Cinetiche di modificazione dei principali parametri qualitativi

• aspetto

• colore

• texture

• ossidazione

• coefficienti di respirazione….

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Prove di invecchiamento accelerato

(ASLT, Accelerated Shelf Life Test)

Approccio intermedio tra modellazione e

simulazione reale.

Viene simulata la conservazione in condizioni

più critiche (fattori estrinseci da accelerare:

T, RH, luce) di quelle reali estrapolando,

attraverso modelli matematici, la shelf-life in

condizioni reali.

modelli matematici di previsione per descrivere

modificazioni e/o velocità di reazioni

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PROGETTO TEPASS

Principali cause/effetti di deterioramento:

incremento di umidità e perdite di croccantezza

ossidazione dei grassi: irrancidimento e alterazioni del sapore..

affioramento grassi

rotture: danni estetici

perdite di aromi e/o vitamine

……

Prodotti da forno: biscotti

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PROGETTO TEPASS

Prodotti da forno

• Sui prodotti confezionati con i film da testare conservati a

diverse temperature e per tempi diversi (ASLT) saranno

determinati:

- umidità (per via ponderale in stufa)

- attività dell’acqua (igrometro a punto di rugiada)

- indice di ossidazione sulla frazione grassa estratta

- texture (dinamometro “Texture Analyser TA.Hdi” con

accessorio specifico per il test di consistenza e

fratturabilità)

- colore (spettrofotocolorimetro, CVS)

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Texture Analyser con

Three-point Bend Rig

Tipica curva ottenuta

mediante il test

di compressione e piegatura

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PROGETTO TEPASS

Principali cause/effetti di deterioramento:

respirazione

traspirazione

imbrunimenti

cambiamenti di consistenza,

perdita di valore nutrizionale,

perdita di caratteristiche organolettiche

crescita microbica

……

Prodotti vegetali interi e di IV gamma

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Prodotti vegetali interi e di IV gamma

• Sui prodotti confezionati con i film da testare conservati a

diverse temperature e per tempi diversi (ASLT) saranno

determinati:

- coefficiente di respirazione

- indice di maturazione (SS/AT)

- colore (spettrofotocolorimetro, Computer Vision System)

- texture (dinamometro “Texture Analyser TA.Hdi” con

accessorio specifico per il test di penetrazione e/o taglio)

- analisi sensoriale

- carica microbica

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PROGETTO TEPASS

Principali cause/effetti di deterioramento:

Parziale scioglimento, migrazione e ridistribuzione di acqua

disidratazioni

perdite di peso

cambiamenti di colore/bruciature (sublimazione di vapore acqueo dalla superficie)

cambiamenti di consistenza

reazioni enzimatiche

reazioni ossidative (grassi, pigmenti, vitamine)

degradazione di pigmenti e vitamine

alterazione di caratteristiche organolettiche

diminuzione della qualità nutrizionale (perdite di vitamine ecc.)

Prodotti surgelati

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Prodotti surgelati

• Sui prodotti confezionati con i film da testare conservati a

diverse temperature e per tempi diversi (ASLT) saranno

determinati:

- colore (spettrofotocolorimetro, Computer Vision

System)

- sostanza secca

- acqua congelabile (DSC)

- texture (dinamometro “Texture Analyser TA.Hdi”)

- analisi sensoriale dopo cottura

- indice di ossidazione lipidica

- ………

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PROGETTO TEPASS

Valutazione della sostenibilità economica e

dell’impatto ambientale

• Elaborazione di un’analisi dei costi di produzione degli

imballaggi biodegradabili e dei prodotti alimentari

confezionati con questi ultimi al fine di verificare la

sostenibilità economica del packaging nelle filiere di

riferimento.

• Valutazione dell’utilizzo delle risorse ed evidenziazione e

quantificazione degli impatti ambientali (LCA): raccolta dati

nelle varie fasi del ciclo di vita (risorse, materie prime,

trasporti, consumi elettrici, termici ecc., rifiuti ed emissioni

prodotti..), elaborazione in un software di calcolo dedicato.

Individuazione di possibili miglioramenti per garantire la

sostenibilità ambientale.

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PROGETTO TEPASS

GRAZIE PER L’ATTENZIONE!!