Tecniche di confezionamento per nuovi prodotti alimentari a base di succhi di arancia, melograno e
ficodindia
Sandro Dattilo, Concetto Puglisi e Giuseppe Muratore
Nuovi prodotti dalla trasformazione agroindustriale di frutti da colture mediterranee e gestione sostenibile dei sottoprodotti – MedFruit
Azione 1.1.5 – PO FESR SICILIA 2014 - 2020
Seminario di presentazione
Università di Catania
Tecniche di confezionamento per nuovi prodotti alimentari a base di succhi di arancia, melograno e
ficodindia
Sandro Dattilo, Concetto Puglisi e Giuseppe Muratore
Nuovi prodotti dalla trasformazione agroindustriale di frutti da colture mediterranee e gestione sostenibile dei sottoprodotti – MedFruit
Azione 1.1.5 – PO FESR SICILIA 2014 - 2020
Seminario di presentazione
Università di Catania 1
Tra gli argomenti generali, le tecnologie di riempimento, il risanamento termico della bevanda confezionata, le chiusure, l’etichettatura e la tracciabilità ed il design rappresentano solo una parte delle caratteristiche da analizzare e studiare nell’immissione sul mercato di una nuova bevanda.
In secondo luogo, ognuna delle tipologie di bevande elencate meriterebbe uno studio “soggettivo” legato alle proprie caratteristiche qualitative e nutrizionali.
Le bevande sul mercato mondiale sono tante e ciascuna va esaminata per coglierne appieno le opportunità offerte dalla corretta scelta del packaging.
Che esse siano fresche, nutrienti, dissetanti, piatte, frizzanti, alcoliche, energetiche, nutraceutiche o funzionali, sono soggette ad una serie di valutazioni al fine di individuare il packaging più appropriato che garantisca la migliore shelf life.
Il mercato nazionale ed internazionale dei soft drink funzionali è in rapida crescita, in quanto i consumatori hanno riscoperto le bevande classiche come succhi e nettari di frutta, ritrovando in esse le caratteristiche positive e salutari della frutta, ai quali vengono sempre più spesso addizionati nuovi componenti fisiologicamente attivi, capaci di esercitare attività antiossidante, anti-invecchiamento, anticancerogene, disintossicanti, tonificanti, etc..
E’ definito “nutraceutico” qualsiasi sostanza che può essere considerata un alimento o parte di esso che fornisca un beneficio medico o salutistico comprendendo anche la prevenzione ed il trattamento di malattie.
Sono cibi “funzionali” tutti gli alimenti preparati in modo da preservare le loro caratteristiche nutritive, in tal senso l’alimento arricchisce il nostro corpo con un apporto in vitamine, grassi, proteine, carboidrati etc. necessari per una sana sopravvivenza.
IN SEGUITO ALLE DIVERSE FASI DI ATTIVITA’:
Valutazione di specie e cultivar di ficodindia, melograno e arancia rossa ai fini della trasformazione in succhi
Valutazione dell’attività antiossidante dei succhi prodotti industrialmente
Chiarifica e concentrazione dei succhi di arancia rossa, melograno e ficodindia
Formulazione di nuove bevande ad alto potere antiossidante con succhi di arancia rossa, melograno e ficodindia; verifica degli effetti della pastorizzazione delle bevande finite;
produzione di campionature semi industriali nella forma e nell’imballo definitivi
Formulazione di nuovi prodotti gel/confettura ad alto valore antiossidante con succhi di arancia rossa, melograno e ficodindia; studio e risoluzione di problematiche di pastorizzazione e shelf-life del prodotto; produzione di campionature semi industriali nella forma e nell’imballo definitivi
Sviluppo di packaging funzionale per il confezionamento di bevande e prodotti al cucchiaio e produzione di campionature industriali
CNR Si occuperà della determinazione dei parametri di processo e l’utilizzo di tecniche di distillazione osmotica per la concentrazione di succhi su impianti pilota
UNICT e CNR si occuperanno della valutazione della shelf life in relazione al confezionamento dei nuovi prodotti. Obiettivi dello Studio sono: la progettazione e messa a punto di sistemi di confezionamento ad elevato effetto barriera, adoperando
Indicatore Tempo-Temperatura (ITT) finalizzato al monitoraggio di eventuali cambiamenti dannosi di temperatura;
Indicatori di Ossigeno (OI) in grado di rilevare la presenza di ossigeno all’interno della confezione.
Verranno pertanto valutate la cinetica dell’indice di qualità e della shelf life primaria dei campioni in relazione ai diversi sistemi di confezionamento.
Ottenendo una produzione su scala di laboratorio e pilota di imballaggi funzionali per bevande e prodotti al cucchiaio a base di ficodindia, melograno e arancia rossa ad elevato potere antiossidante
Melograno Ficodindia Arancia rossa
Spremitura / depectinizzazione
UF
NF/OI
succo chiarificato
DO
succo preconcentrato
polpa
succo concentrato
stripper (sol. concentrata) stripper (sol. diluita)
MedFruit – Flowsheet di processo
permeato
CITROFOOD
CNR-ITM
determinazioni analitiche
CNR-IPCB
DISTILLAZIONE OSMOTICA
rimozione selettiva di acqua a pressione atmosferica e temperatura ambiente nessuna degradazione termica, nessun danno meccanico
Concentrazione mediante DO
Meccanismo della distillazione osmotica attraverso una membrana microporosa idrofobica Diluite
Brine Out
Concentrated Brine In
Diluite Feed In
Concentrated Feed Out Membrana
Decreasing Water Vapor Pressure Increasing Water Vapor Pressure
Concentrazione finale dei succhi mediante un impianto pilota di distillazione osmotica; controlli analitici e del potere antiossidante ORAC per ottenere concentrati finali al maggior potere antiossidante possibile; studi di caratterizzazione merceologica dei prodotti e riaggiunta di polpe e colloidi perl’ottimizzazione della palatabilità
Fase Progetto n. 1.7
• Identificazione di membrane idrofobiche ottimali (diametro dei pori, materiale polimerico, geometria) per la concentrazione dei succhi oggetto di studio
• Identificazione e ottimizzazione delle condizioni operative (temperatura, concentrazione stripper, velocità assiale feed e stripper) per la concentrazione dei succhi oggetto di studio
• Analisi delle prestazioni del processo in termini di produttività (flussi di evaporazione), grado di concentrazione finale, qualità dei succhi prodotti
VETRO METALLO CARTA/CARTONE PLASTICA
MATERIALI PER IL FOOD PACKAGING
INNOVAZIONE
AUMENTARE LA SHELF LIFE DEL
PRODOTTO CONFEZIONATO
OBIETTIVO
NUOVI MATERIALI POLIMERICI FUNZIONALI
MATERIALI POLIMERICI CON ELEVATE PRESTAZIONI
SOSTENIBILITA’
SICUREZZA
OBIETTIVO
PACKAGING
Vetro
È stato e continua a rimanere un materiale premium per il confezionamento dei succhi di frutta, vantando particolari plus relativi a igiene percepita, freschezza e trasparenza.
Un ulteriore elemento a favore è dato dalla
sostenibilità ambientale in quanto completamente riciclabile.
Di contro, il vetro comporta spese maggiori, sia in fase di acquisto della materia prima che di trasporto,
essendo più pesante e voluminoso di altri materiali.
Inoltre, l'imballaggio in vetro è molto delicato e
facilmente infrangibile.
PET
Le bottiglie in PET rappresentano una buona
soluzione in termini di praticità, distinguendosi per maneggevolezza e robustezza.
Ci sono però anche diversi contro che ne stanno rallentando l'utilizzo a livello globale: innanzitutto il PET è un materiale deformabile e fornisce una
scarsa protezione al prodotto dai raggi UV, oltre a risultare scarsamente sostenibile dal punto di
vista ambientale.
Cartone asettico
I vantaggi del cartone sono numerosi, innanzitutto il packaging è robusto,
facilmente pallettizzabile in fase di trasporto e comodo da collocare a scaffale.
È un materiale resistente, che offre la massima protezione al prodotto e
un’ottima capacità di conservazione a lungo termine a temperatura ambiente, oltre a essere leggero e caratterizzato da costi vantaggiosi rispetto ad altri materiali come il vetro.
Dal punto di vista del marketing le confezioni in cartone offrono un'area esterna da dedicare al brand e all'informazione sul prodotto superiore alle confezioni in altri materiali.
I vantaggi riguardano anche il tema della sostenibilità dal momento che il cartone (di cui è composta circa l'80% della confezione) risulta ecocompatibile e riduce le problematiche di ingombro, in quanto facilmente piegabile.
Viceversa, la non trasparenza del materiale e la mancanza di una marcata diversificazione tra le forme delle varie confezioni possono talvolta aver rappresentato dei limiti per alcuni tipi di brand.
L'evoluzione che ha riguardato il packaging in cartone, però, ha contribuito a superare in maniera convincente alcuni di questi aspetti.
Oggi l'imballaggio alimentare è chiamato ad assolvere molteplici funzioni aggiuntive rispetto a quelle tradizionali di contenimento e di protezione .
ORIGINE DELL’IMBALLAGGIO
I PRIMI ESEMPI DI IMBALLI FURONO OGGETTI NATURALI (I.E.
CONCHIGLIE, ZUCCHE) USATI PER CONTENERE CIBI E BEVANDE
ATTUALMENTE UN IMBALLAGGIO DEVE:
TRASPORTARE CONTENERE PROTEGGERE INFORMARE
CONTENERE CONSERVARE INFORMARE TRASPORTARE PROTEGGERE PRESENTARE COMUNICARE
IL NUOVO MODELLO
LA FUNZIONE DI PROTEZIONE SI SPOSTA DAI MATERIALI TRADIZIONALI PASSIVI A SISTEMI INNOVATIVI ATTIVI E INTELLIGENTI
MATERIALI E ARTICOLI ATTIVI SONO PROGETTATI PER INTERAGIRE CON L’
ALIMENTO CONFEZIONATO, DELIBERATAMENTE INCORPORANO
COMPONENTI CHE RILASCIANO O ASSORBONO SOSTANZE VERSO O DALL’ ALIMENTO (EU Reg. 450/2009) MATERIALI E ARTICOLI
INTELLIGENTI MONITORANO LA CONDIZIONE DELL’
ALIMENTO CONFEZIONATO O DELL’ AMBIENTE CHE LO CIRCONDA (EU Reg. 450/2009)
INNOVAZIONE: NUOVI MATERIALI
LA FUNZIONE DI PROTEZIONE SI SPOSTA DAI MATERIALI TRADIZIONALI PASSIVI A SISTEMI INNOVATIVI E FUNZIONALI
Packaging Attivo
Non funge solo da barriera verso l’esterno, L’atmosfera interna al packaging cambia con il tempo a causa dei processi metabolici (ad esempio produzione di gas e umidità che possono favorire la crescita microbica) MATERIALI ATTIVI
FUNZIONE AZIONE APPLICAZIONE
Assorbitori/Scavenger di ossigeno
Reazioni ossidative Crescita batteri
Prodotti da forno, carne, carne processata, pesce, bevande
Assorbitori/Emettitori di CO2 Crescita batteri, aumento shelf Life, coadiuvante in MAP
Carne, pesce, birra, formaggio
Assorbitori di acqua Crescita batteri, apparenza estetica (no essudati)
Carne, pesce Assorbitori di etilene Etilene, controllo maturazione Frutta, verdure
Emettitori di etanolo Crescita microbica, controllo sicurezza
Prodotti da forno
Emettitori aromi Qualità sensoriale Prodtti da forno, carni processate
Antimicrobici Crescita microbica, controllo sicurezza
Pesce, carne, prodotti da forno (alta umidità), verdure minimally-processed
Packaging intelligente
Monitoraggio ed indicazione delle condizioni di conservazione
Informazione remota sull’identificazione del prodotto
Informazioni sull’origine e sulla filiera produttiva
Informazioni sull’uso del prodotto
Evidenziazione di compromissione della confezione
Ausilio promozionale e di marketing
Scambio di informazioni con altre tecnologie intelligenti per assicurare l’uso appropriato del prodotto
Assistenza nella corretta movimentazione del prodotto nella catena commerciale
Funzioni
• Label/dispositivi
• Codici a barre/codici magnetici
• RFID
INDICATORI TTI
Consentono di evidenziare la perdita di freschezza o shelf-life
Rispondono in modo continuo alle fluttuazioni di temperatura e si presentano come etichette adese alla confezione dell’alimento
L’ideazione dei TTI risale a più di 30 anni fa , ci sono più di 200 modelli brevettati, si basano su:
Reazioni Enzimatiche(I-Point, Vitasab)
Reazioni di diffusione confinata (3M)
Reazioni di polimerizzazione (Lifelines)
Marco Riva – DiSTAM, Università degli Studi di Milano 33 Do not use if center is darker
thanouther ring
* Trademark of LifeLines Technology, Inc.
I dispositivi integratori tempo-temperatura (TTI) consentono di evidenziare
(generalmente attraverso una reazione cromatica) la perdita di freschezza o shelf life. Essi “rispondono” in modo continuo alle fluttuazioni o variazioni di temperatura e si presentano come etichette adese alla confezione dell’alimento
Indicatori TTI
Marco Riva – DiSTAM, Università degli Studi di Milano 34 L’ideazione dei TTI risale a più di 30 anni fa’. Attualmente, più di 200 modelli di dispositivi TTI risultano brevettati. I principi basilari del loro funzionamento sono reazioni enzimatiche (I-Point, Vitsab), reazioni di diffusione confinata (3M) o reazioni di polimerizzazione (Lifelines)
3 M : diffusione
Lifelines : polimerizzazione I-Point e
Vitsab:
reazione enzimatica
Modelli di TTI
L’applicazione di dispositivi TTI impone uno studio preventivo della shelf life del prodotto e
Scelta del packaging per i prodotti del progetto
PE/tie/PA 75-150µm Heavy bulk bags (unprinted)
CPA//PE 75-150µm Bulk bags
BOPA//PE 60-120µm Printed pouches
PE/tie/PA/tie/PE 60-100µm Pouches /face-to-back sealing
BOPET//PE/tie/PA/EVOH/PA/tie/PE 60-100µm
High-barrier pouches (printed)
BOPET//Alu//BOPA//PE
90-120µm
High-barrier pouches for retort applications
Typical Bag/Pouch Film Structures
Scelta di multistrati con effetto barriera per preservare le caratteristiche del prodotto in funzione della Shelf Life
OTR
I materiali polimerici presentano una permeabilità ai gas.
Si può anche vedere che indipendentemente dal materiale del film l'ossigeno permea circa sei volte più velocemente dell'azoto e la CO2 circa quattro volte più velocemente dell'ossigeno e circa 24 volte più velocemente azoto. Alcuni dei fattori che influenzano la permeabilità dei polimeri sono: la natura chimica del polimero (interazione polimero - permeante) microstruttura del polimero - cristallinità, spessore del film, temperatura, umidità relativa (rigonfiamento, plastificazione) e altri composti volatili ( come solventi) che portano a rigonfiamento di strati aggiuntivi come metallizzazione, SiOx, Ormoceres®, CHx, strati diamantati, piastrine di argilla, PVdC o altri
Il tasso di trasmissione del vapore acqueo (WVTR) di un materiale da imballaggio dipende da due fattori principali: il tasso di permeazione attraverso il materiale e la differenza nella pressione del vapore acqueo all'interno e all'esterno della confezione (il gradiente di potenziale chimico). Per fare un esempio, la pressione del vapore acqueo a 23 ° C, 85% rel. l'umidità è di 23,5 mbar è solo circa un terzo di quella a 38 ° C e il 90% rel. umidità (72,6 mbar). Il tasso di permeazione è ancora una funzione di due fattori principali: la solubilità dell'acqua nel polimero e il suo coefficiente di diffusione. La solubilità dell'acqua dipende dall'interazione tra la molecola di acqua polare e la struttura molecolare del polimero, più gruppi polari contiene il polimero, maggiore è l'entalpia della soluzione e maggiore è la solubilità. La diffusione dipende dal grado di cristallinità e dal contenuto di umidità del polimero. Maggiore è la cristallinità, minore è la velocità di diffusione.. WVTR dipende anche dallo spessore del materiale in questione. Si presume spesso che sia una relazione lineare.
WVTR
FILM CON DIVERSO EFFETTO BARRIERA
Esempio dell’influenza del packaging sulle caratteristiche di succhi di Arancia
Determinazione della vitamina C in succhi di Arancia confezionati in differenti packaging
Materiale
Permeabilità All’ossigeno (U=10-20Kg/m/s/Pa)
Densità (kg/m3)
Vetro Riferimento
Monolayer PET 6.79 1350-1360
Multilayer PET (PET/Nylon- oxygen scavenger/PET)
0.62 1200-1250
Tappo HDPE senza guarnizione 1959 Tappo HDPE con guarnizione
(LDPE/EVOH/LDPE) 1161
Contenitore Contenuto di Vitamina C (mg/L)
T0 3 mesi 9mesi
Vetro 383±8 310±12 304±10
Mono PET 383±8 220±10 132±7
Multi PET 383±8 270±9 255±8
Applicazione di TTI o OI sul packaging in funzione della shelf life dei prodotti Scelta di multistrati con effetto barriera per
preservarne le caratteristiche
Determinazione della shelf life e analisi sensoriali dei prodotti ottenuti e confezionati
Materiali Con diverso effetto
barriera
Panel Test Concentrazioni di succhi con utilizzo di
membrane innovative
Valutare l’impiego ove possibile di sottoprodotti della trasformazione agroalimentare, nei quali è noto che siano contenuti diversi composti attivi, mirando al loro recupero.
Studiare le migliori strategie per raggiungere un elevato valore qualitativo dei prodotti agroalimentari oggetto di studio.
Formulazione del prodotto
Individuare e correlare le caratteristiche individuate dalle analisi chimico-fisiche e sensoriali con parametri oggettivi provenienti dall’analisi dell’immagine.
Image Test
Panel Test
Valutazione del grado di accettabilità da parte del consumatore
Per ogni tipologia di nuovo prodotto saranno effettuate prove di analisi sensoriale al fine di valutarne l’accettabilità da parte del consumatore e stabilire quale dei prodotti sono maggiormente preferiti
Eseguire prove di shelf life che monitoreranno caratteri fisico-chimici (densità, viscosità, pH, acidità, zuccheri etc), i requisiti nutrizionali e le eventuali caratteristiche nutraceutiche ed antiossidanti.
