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Bologna, 8 Giugno 2011 Progetto Distretto TEPASS: Alimenti funzionali e Packaging biodegradabile Workshop

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Bologna, 8 Giugno 2011

Progetto Distretto TEPASS:

Alimenti funzionali e Packaging biodegradabile

Workshop

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I TEMPI DELL’INNOVAZIONE

17 Dicembre 1903

I°volo fratelli Wright

L’INNOVAZIONE SI STA VELOCIZZANDO

20 Luglio 1969

Sbarco sulla Luna

MARTE ?

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I TEMPI DELL’INNOVAZIONE

VANTAGGIO COMPETITIVO :

Aerospaziale 23 anni;

Energia 10 anni;

Chimica 7 anni;

Telecomunicazione 2 anni.

Bisogna capire il cambiamento prima

che avvenga

Non è sufficiente guardare i concorrenti per saper prevedere il

cambiamento

Bisogna saper gestire l’innovazione tecnologica

Alimentare 7 anni.

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IL CONCETTO DI INNOVAZIONE

RICERCA

SVILUPPO

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Progetto TEPASS:

TE-PASS è un “Laboratorio” per il settore agroalimentare che unisce due poli

produttivi tecnologici regionali: la Romagna (Forlì-Cesena e Ravenna), e

l’Emilia (Modena e Reggio Emilia).

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Progetto TEPASS: le filiere coinvolte

Le filiere coinvolte sono tre, localizzate nei due diversi ambiti geografici regionali:

• - L’ortofrutta fresca e trasformata (surgelati): Apofruit Italia e Orogel, oltre a INFIA, azienda di packaging per ortofrutta (Romagna);

• - Carni trasformate: Negroni, grande marca del settore (Emilia);

• - Prodotti da forno: DECO Industrie, azienda produttrice di con marca propria e per private label (Romagna).

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Progetto TEPASS: partner

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Progetto TEPASS: Laboratori/Centri coinvolti

Centro Interdipartimentale per la Ricerca Industriale – CIRI Agroalimentare

(Tecnopolo Agroalimentare di CesenaAlma Mater Studiorum Università di

Bologna)

Laboratorio di Chimica delle Fermentazioni e Biotecnologie microbiche

(Dipartimento di Chimica, Università di Modena e Reggio Emilia)

Laboratorio di Valutazione chimica e analisi degli alimenti

(Dipartimento di Scienze degli Alimenti - DiSA, Università di Bologna)

Centuria RIT - Romagna Innovazione Tecnologia

DemoCenter-Sipe Scarl – Centro per l’Innovazione e il Trasferimento

tecnologico

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Progetto TEPASS: obiettivo

Il Laboratorio TEPASS intende

affrontare il tema della qualità e

sostenibilità dei prodotti alimentari,

approfondendo alcune tecnologie

abilitanti relative all’alimento,

all’imballaggio e alla loro interazione;

alimento ed imballaggio che, oggi più

che in altri tempi, contribuiscono

insieme a costituire il prodotto

alimentare

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Progetto TEPASS: obiettivo

Relativamente all’alimento, il Laboratorio

svilupperà tecnologie per il miglioramento

delle qualità organolettiche e

l’allungamento della shelf-life

Per quanto riguarda l’imballaggio, saranno

analizzate e sviluppate tecnologie per la

produzione di imballaggi ecosostenibili,con

particolare riferimento al packaging

biodegradabile

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Progetto TEPASS: attività previste

• OR1: miglioramento delle caratteristiche di sicurezza dell’alimento e lo sviluppo di nuove tecnologie che riducano il rischio di contaminazione, limitando l’uso di conservanti chimici.

• OR2: studio dei processi di irrancidimento e alla individuazione di marcatori per il monitoraggio.

• OR3: valutazione di soluzioni innovative per la sostenibilità ambientale dell’imballaggio alimentare. Caratterizzazione chimico-fisica e delle perfomances dei film plastici di controllo ed innovativi (biodegradabili) oggetto di ricerca (polietilene (PE), polipropilene (PP) con e senza additivo, PLA).

• OR4: applicazione a matrici alimentari di interesse delle aree produttive salumi e surgelati di componenti alimentari “funzionali” che concorrano al mantenimento di uno stato di benessere fisico dei consumatori.

• OR5: valutazione tecnico-economica dei polimeri della OR3 applicati ai prodotti alimentari. Studio della modifica di alcune caratteristiche qualitative di differenti prodotti 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: Interazioni aziende - unità di ricerca

OROGEL

DECO

INFIA

NEGRONI

APOFRUIT

CIRI Cesena

CIRI Ces-Bo

già SITEIA

UNIMORE

OR3

OR2

OR1

Centuria

DemoCenter

Ente

X test

biodegradabilità

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GRAZIE PER L’ATTENZIONE

www.orogel.it

GRAZIE PER L’ATTENZIONE

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Progetto TEPASS

Parma, 14.10. 2010

Progetto TEPASSAttività del CIRI Cesena

(Centro Interdipartimentale di Ricerca IndustrialeAgro-alimentare)

Santina RomaniAlma Mater Studiorum - Università di Bologna

Centro Interdipartimentale per la Ricerca Industriale (CIRI)Agro-Alimentare - (Tecnopolo Agroalimentare di Cesena)

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Progetto TEPASS

!!CIRI - CIRI - Centro Interdipartimentale di RicercaIndustriale Agro-alimentare

Struttura dedicata, sulla base di accordi tra Ateneo eRegione E.R., alla ricerca industriale in base aprogrammi di ricerca definiti con la regione,

finalità

condurre attività di ricerca industriale e trasferimentotecnologico nell’ambito del Tecnopolo Agro-Alimentare di Forlì-Cesena.

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Progetto TEPASS

1) CIRI: Presentato ufficialmente il22.7 2010

2) Nominato il Direttore e i Referentidelle UU.OO.

3) Tassello di un sistema di Tecnopoliin Romagna con forte vocazione altema delle tecnologie per la qualitàdella vita

Tecnopolo agro-alimentare

Denominazione CIRI Centro Interdipartimentale di Ricerca Industriale Agroalimentare – CIRI Agroalimentare

Piattaforma tecnologica Agroalimentare

Sedi attuali

Cesena Via Ravennate, 933 - area di processo - piano interrato - Officina ex-Opel Cesena Via Ravennate, 933 - area di processo - piano terra - Officina ex-Opel Cesena Via Ravennate 947 - piano terra - ex aula F e guardaroba Bologna Via Irnerio, 48 - piano soppalco 2 vani Bologna Via Massarenti 9 - Padiglione 5 - Piano IV - stanza 3 - ambulatorio di gastroenterologia - studio Prof. Mazzella Bologna Via Zamboni, 18 - I piano Rimini Corso d'Augusto, 237 - II piano - stanza 331 - Palazzo Ruffi

Sede definitiva Tecnopolo di Forlì-Cesena A r e a adiacente a Villa Almerici - Cesena - Comune di Cesena

Forma organizzativa Centro Interdipartimentale di Ricerca dell’Università di Bologna

Direttore Prof.ssa Maria Elisabetta Guerzoni

Referenti Scientifici delle Unità Operative

Prof. Marco dalla Rosa – UO Area di processo, alimenti, consumi e salute Prof.ssa Maria Fiorenza Caboni – UO Bioanalitica, bioattività, microbiologia e valorizzazione di microrganismi a fini industriali

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Progetto TEPASS

Il gruppo di ricerca (CIRI Cesena)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 esalute) e prevalentemente al Dipartimento di Scienze degli Alimenti, istituitonel 2001, avente due sedi, Bologna e Cesena, con sede operativa presso ilCampus di Scienze degli Alimenti in Cesena.

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

Aree di interesse principali del gruppo diAree di interesse principali del gruppo diricercaricerca• 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 diprocesso per l’ottenimento di prodotti tradizionali e/o innovativi conelevate caratteristiche qualitative.

• Studio di componenti con attività funzionali protettive e disegno di alimentifunzionali.

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Progetto TEPASS

Prof. Marco Dalla Rosa, PhDDr. Santina Romani, PhDDr. Pietro Rocculi, PhDDr. Gian Gaetano PinnavaiaProf. Valentina Siracusa (Uni Catania - visiting professor)Dr. Alessandra BordoniDottori di ricercaDr. Emiliano Cocci (assegnista di ricerca CIRI)Dr. Urzula Tylewicz (assegnista di ricerca CIRI)Dr. Federica Balestra (assegnista di ricerca)

Personale coinvolto

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Progetto TEPASS

Il progetto TEPASS -TEcnologie Per l’Agroalimentare Sicuro e

SostenibileTEMATICHE: valutazione di soluzioni innovative per la qualità

e sostenibilità ambientale dell’imballaggio alimentare e deiprodotti alimentari, approfondendo alcune tecnologierelative all’alimento, all’imballaggio e alla lorointerazione.

1. Ricerca industriale: scelta e caratterizzazione dei film innovativi

2. Sviluppo sperimentale: applicazioni ai prodotti alimentari nellecondizioni di utilizzo reale

3. Consulenze specialistiche: valutazione biodegradabilità, analisidei costi, LCA

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Progetto TEPASS

U. R. aziendali + U. R. accademicheU. R. aziendali + U. R. accademiche

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Progetto TEPASS

Attività del CIRI nel progettoAttività del CIRI nel progetto• APPROCCIO TECNOLOGICO: sviluppo delle attività di

ricerca industriale e di sviluppo sperimentale:

- (OR 3): caratterizzazione chimico-fisica e valutazione delleprestazioni dei materiali di imballaggio di controllo ed innovativi(biodegradabili) oggetto di ricerca;

- (OR 5): studio delle caratteristiche qualitative e di stabilità deiprodotti alimentari confezionati con i film plastici tradizionali edinnovativi nel corso della loro shelf-life, delle prestazioni deifilm oggetto di studio e di eventuali loro modifiche a seguitodell’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 dacolture di nicchia (componenti alimentari “funzionali”) adazione antiossidante, antinfiammatoria ecc., checoncorrano al mantenimento di uno stato di benesserefisico dei consumatori.

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Progetto TEPASS

OR 3 -OR 3 - Caratterizzazione chimico-fisica dei filmplastici biodegradabili a confronto con i

materiali tradizionali

Caratterizzazione meccanica, termica, misure dellospessore, della permeabilità ai gas, analisispettroscopiche FTIR, …..

" Risultati attesi: informazioni approfondite relative alleprestazioni dei film ed al loro utilizzo per ilconfezionamento di diversi alimenti in differenticondizioni di stoccaggio.

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Progetto TEPASS

Caratterizzazione meccanica:dinamometro “Texture Analyser TA.Hdi” con accessoriospecifico 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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Progetto TEPASS

Caratterizzazione termica: Calorimetro Differenziale aScansione (Perkin-Elmer, Pyris DSC-6)

TermogrammaEnergia assorbita o rilasciata

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

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Progetto TEPASS

Misure di permeabilità: Permeabilimetro manometricotermostatato (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 digitaleFinestra di lettura

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Progetto TEPASS

Anlisi spettroscopiche FTIR: per individuare la strutturamolecolare dei materiali ed identificarli

Spettro FT-IR, 650-4000 cm-1

Perkin-Elmer-1725-Xspectrophotometer

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Progetto TEPASS

OR 5OR 5 - Studio delle caratteristiche qualitative edi stabilità di alimenti confezionati con imateriali in prova - valutazione dei film

plastici applicati ai prodotti

- studio della modifica di alcune caratteristiche qualitative di differentiprodotti alimentari (prodotti da forno, prodotti vegetali interi e diIV gamma, surgelati) confezionati con i film plastici tradizionali edinnovativi nel corso della loro shelf-life

- studio di eventuali modifiche delle caratteristiche dei materiali diimballaggio utilizzati a seguito del contatto con i diversi prodottialimentari

- analisi dei costi e valutazioni di sostenibilità economica edambientale

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Progetto TEPASS

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

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Progetto TEPASS

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 deterioramentoquantificare la velocità di deterioramento.

• Quantificazione del livello minimo di qualità chesiamo disposti ad accettare (limite criticolimite critico - tsltsl): equazionicinetiche, modelli di previsione.

• Cinetiche di modificazione dei principali parametri qualitativi• aspetto• colore• texture• ossidazione• coefficienti di respirazione….

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Progetto TEPASS

Prove di invecchiamento accelerato(ASLT, Accelerated Shelf Life Test)

Approccio intermedio tra modellazione esimulazione reale.

Viene simulata la conservazione in condizionipiù critiche (fattori estrinseci da accelerare:

T, RH, luce) di quelle reali estrapolando,attraverso modelli matematici, la shelf-life incondizioni reali.

modelli matematici di previsione per descriveremodificazioni e/o velocità di reazioni

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Progetto TEPASS

Principali cause/effetti di deterioramento:

" incremento di umiditàumidità e perdite di croccantezzacroccantezza" ossidazione dei grassi: irrancidimentoirrancidimento e alterazioni

del sapore.."" affioramento grassiaffioramento grassi"" rotturerotture: danni estetici"" perditeperdite di aromi e/o vitamine" ……

Prodotti da forno: biscottiProdotti da forno: biscotti

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Progetto TEPASS

Prodotti da fornoProdotti da forno

• Sui prodotti confezionati con i film da testare conservati adiverse temperature e per tempi diversi (ASLT) sarannodeterminati:

- 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” conaccessorio specifico per il test di consistenza efratturabilità)

- colore (spettrofotocolorimetro, CVS)

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Texture Analyser conThree-point Bend Rig

Tipica curva ottenuta mediante il test di compressione e piegatura

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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 gammaProdotti vegetali interi e di IV gamma

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Prodotti vegetali interi e di IV gammaProdotti vegetali interi e di IV gamma• Sui prodotti confezionati con i film da testare conservati a

diverse temperature e per tempi diversi (ASLT) sarannodeterminati:

- coefficiente di respirazione- indice di maturazione (SS/AT)

- colore (spettrofotocolorimetro, Computer Vision System)

- texture (dinamometro “Texture Analyser TA.Hdi” conaccessorio 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 acquascioglimento, migrazione e ridistribuzione di acqua"" disidratazionidisidratazioni"" perdite di pesoperdite di peso" cambiamenti di colore/bruciaturecolore/bruciature (sublimazione di vapore acqueo

dalla superficie)" cambiamenti di consistenzaconsistenza" reazioni enzimaticheenzimatiche" reazioni ossidativeossidative (grassi, pigmenti, vitamine)" degradazione di pigmenti e vitamine" alterazione di caratteristiche organolettiche" diminuzione della qualità nutrizionale (perdite di vitamine ecc.)

Prodotti surgelatiProdotti surgelati

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Progetto TEPASS

Prodotti surgelatiProdotti surgelati• Sui prodotti confezionati con i film da testare conservati a

diverse temperature e per tempi diversi (ASLT) sarannodeterminati:

- colore (spettrofotocolorimetro, Computer VisionSystem)

- 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 edell’impatto ambientale

• Elaborazione di un’analisi dei costi di produzione degliimballaggi biodegradabili e dei prodotti alimentariconfezionati con questi ultimi al fine di verificare lasostenibilità economica del packaging nelle filiere diriferimento.

• Valutazione dell’utilizzo delle risorse ed evidenziazione equantificazione degli impatti ambientali (LCA): raccolta datinelle varie fasi del ciclo di vita (risorse, materie prime,trasporti, consumi elettrici, termici ecc., rifiuti ed emissioniprodotti..), elaborazione in un software di calcolo dedicato.Individuazione di possibili miglioramenti per garantire lasostenibilità ambientale.

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Progetto TEPASS

GRAZIE PER LGRAZIE PER L’’ATTENZIONE!!ATTENZIONE!!