Progetto INNOFRUVE

SOMMARIO

L’obiettivo del progetto Innofruve è sfruttare le competenze di alcune realtà della Rete Alta Tecnologia della Regione Emilia-Romagna (CIRI-AGROALIMENTARE, CRPV Lab, SITEIA, CIRI-ICT, CENTURIA) per favorire l’innovazione nell’industria agro-alimentare regionale ed il miglioramento qualitativo e funzionale di diversi prodotti di origine vegetale, nonché la valorizzazione degli scarti di lavorazione.

In quest’ottica verrà affrontato il rapporto tra produzione primaria e catena del freddo valutando le variazioniqualitative in frigoconservazione di nuove varietà frutticole. In fase di trasformazione verranno testate su scala pilota tecnologie innovative finalizzate alla stabilizzazione ed all’aumento di funzionalità di minimallyprocessedfruit e conserve vegetali (alte pressioni di omogeneizzazione, campi elettrici pulsati, impregnazione sotto-vuoto). Questo attraverso la caratterizzazione della shelf-life dei prodotti finiti, applicando modelli strumentali e numerici per stimare e prevedere il mantenimento delle proprietà fisiche, chimiche, nutrizionali e sensoriali dei prodotti, nelle reali condizioni di conservazione. Inoltre saranno sviluppate tecnologie di recupero e produzione di componenti nutrizionalmente significativi e di biopolimeri dagli scarti di lavorazione.

La divulgazione e diffusione dei risultati del progetto avverranno nel rispetto degli impegni di riservatezza e di proprietà intellettuale sottoscritti dai partner operativi e dalle aziende coinvolte. Risultato visibile del progetto sarà l’utilizzo a livello sperimentale delle tecnologie proposte su scala pilota nei settori industriali relativi alle tipologie di prodotti scelti, attraverso il coinvolgimento di aziende regionali del settore, collocate in punti strategici della filiera dell’ortofrutta e delle conserve, e aziende della RER produttrici d’impianti per trattamenti non-termici innovativi, che risultano essere delle realtà di eccellenza nazionale ed internazionale.

SUMMARY

The aim of the Innofruve project is to exploit the expertise of some Laboratories and Centres of High Technology Network of the Emilia-Romagna Region (CIRI-AGRO, CRPV Lab, SITEIA, CIRI-ICT, CENTURIA) to foster innovation in the regional agri-food industry and the qualitative and functional improvement of different products of plant origin, as well as the valorization of processing waste.

In this sense, the relationship between primary production and cold chain will be examined by evaluating the qualitative variations of new fruit varieties during cold storage. During the processing step, innovative technologies will be tested on a pilot scale with the aim of stabilizing and increasing the functionality of minimally processed fruit and vegetable preserves (high homogenization pressures, pulsed electric fields, vacuum impregnation).

This process will be implemented through the characterization of the shelf-life of the end products, applying instrumental and numerical models in order to estimate and predict the maintenance of the physical, chemical, nutritional and sensory properties of the products, in real storage conditions. In addition, technologies for recovery and to produce nutritionally significant components and biopolymers from processing waste will be developed.

Project results will be disseminated in accordance with the confidentiality and intellectual property commitments signed by the involved operating partners and the companies. Visible result of the project will be the experimental use of the proposed technology on a pilot scale in the industrial sectors related to the types of chosen product, through the involvement of regional companies placed at strategic points of the fruit and vegetable and preserves production chain, and regional companies producing innovative non-thermal treatment plants, which represent excellence at national and international level.

OBIETTIVI e ATTIVITÀ

Obiettivi

L’obiettivo generale del progetto è di colmare il divario esistente tra l’attuale livello di maturità delle metodologie/tecnologie proposte e la necessità di una loro sperimentazione ed applicazione in ambiente industriale, per la conservazione e trasformazione degli alimenti di origine vegetale e la valorizzazione degli scarti di lavorazione. Questo attraverso il trasferimento di modelli, competenze, tecnologie e prototipi nelle diverse fasi della filiera dei prodotti ortofrutticoli, considerando diverse linee di conservazione e trasformazione, in una visione integrata di filiera. In particolare l’attività relativa alle metodologie/tecnologie innovative ed emergenti sviluppate permetteranno di:

  • ottimizzare le condizioni di stoccaggio in post raccolta e del controllo qualitativo di alcune nuove varietà di frutta, sulla base delle differenti destinazioni d’uso (consumo fresco e/o trasformazione);
  • realizzare puree vegetali di elevata qualità/funzionalità stabilizzate con tecnologie non termiche innovative, quali alte pressioni di omogenizzazione e campi elettrici pulsati;
  • realizzare prodotti di IV gamma innovativi e funzionali a seguito di formulazione con trattamenti mild (disidratazione osmotica, campi elettrici pulsati, impregnazione sotto-vuoto);
  • implementare la logistica avanzata per la valutazione ed il controllo della shelf-life di prodotti surgelati;
  • valorizzare gli scarti di lavorazione vegetali mediante definizione di uno schema di bioraffineria a cascata dedicato, finalizzato al recupero di molecole ad alto valore aggiunto ed alla produzione di biogas.

Risultato visibile del progetto sarà l’utilizzo a livello sperimentale delle tecnologie proposte su scala pilota neisettori industriali relativi alle tipologie di prodotti vegetali scelti, attraverso il coinvolgimento di aziende regionali del settore.

La loro potenziale successiva diffusione e applicabilità a livello industriale potrà permettere l’aumento della sicurezza e del valore nutrizionale dei prodotti vegetali trasformati, l’incremento della durata di conservazione degli stessi, evitando gli sprechi e valorizzando i sotto-prodotti, favorendo così l’utilizzo di tecnologie piùcompatibili con l’ambiente.

Attività

  • Valutazione del rapporto tra produzione primaria e catena del freddo monitorando le variazioni dei parametri qualitativi in frigoconservazione di nuove varietà frutticole, in un ambiente operativo presso un’azienda leader del settore del fresco;
  • Applicazioni di vuoto pulsato con l’uso di prototipi e tecnologie di sanitizzazione non termica e di arricchimento con componenti funzionali su prodotti di IV gamma;
  • Applicazioni di tecnologie di sanificazione su scala pilota con alte pressioni di omogeneizzazione e campi elettrici pulsati su trasformati a base di pomodoro e frutta, con il coinvolgimento di due imprese regionali del settore impiantistico;
  • Studio dell’incremento della shelf-life di surgelati applicando modelli strumentali e numerici già oggetto di sperimentazione, e valutazioni strumentali per stimare e prevedere il mantenimento delle proprietà fisiche, chimiche, nutrizionali e sensoriali dei prodotti nelle reali condizioni di gestione della catena del freddo;
  • Implementazione di procedure di valutazione dell’applicabilità di tecnologie di recupero di componenti nutrizionalmente significativi; dimostrazione a livello industriale di una procedura pilota di bioraffineria con ottenimento di molecole di interesse industriale da scarti di lavorazione di aziende partner.

OBJECTIVES and ACTIVITIES

Objectives

The overall objective of the project is to bridge the gap between the current level of maturity of the proposed methods / technologies and the need for their testing and application in an industry environment for the conservation and transformation of food of plant origin and the enhancement of waste.

This by transferring models, knowledge, technologies and prototypes in various stages of fruit and vegetable chain, considering different lines of storage and transformation, in an integrated vision of supply chain. In particular, the activity on innovative and emerging methodologies / technologies will enable:

  • optimize storage conditions in post-harvest and quality control of some new fruit varieties, based on different uses (fresh consumption and / or processing);
  • to produce high quality / functional plant mashed stabilized with innovative non-thermal technologies, such as high homogenization pressures and pulsed electrical fields;
  • to develop innovative and functional fresh-cut products following formulation with mild treatments (osmotic dehydration, pulsed electrical fields, vacuum impregnation);
  • implement advanced logistics for the evaluation and control of shelf-life of frozen products;
  • to enhance vegetable processing waste using a biorefinery scheme, designed to recovery of high-value-added molecules and biogas production.

The visible result of the project will be the experimental use of the technology proposed on a pilot scale in the industrial sectors related to the types of plant products chosen, through the involvement of regional companies in the sector.

Their potential subsequent diffusion and industrial applicability may allow increasing safety and nutritional value of processed vegetable products, increasing their shelf life, avoiding waste and enhancing by-products, using more environmentally friendly technologies.

Activities

  • Evaluation of the relationship between primary production and the cold chain by monitoring changes of qualitative parameters in cold storage of new fruit varieties in an operating environment at a leading company in fresh sector;
  • Pulsed vacuum applications with the use of prototypes and non-thermal sanitation technologies and enrichment with functional components on fresh-cut products;
  • Sanitizing technology on a pilot scale applications with high pressures of homogenization and pulsed electric fields on processed tomatoes and fruits, with the involvement of two regional companies of industrial plant;
  • Study of the increased shelf-life of frozen food by applying instrumental and numerical models already tested, and instrumental evaluations to estimate and predict the maintenance of the physical, chemical, nutritional and sensory properties of the products under the real cold chain management conditions;
  • Implementation of evaluation procedures for the application of recovery technologies for nutritionally significant components; industrial demonstration of a biorefinery pilot procedure with the production of molecules of industrial interest from manufacturing waste by partner companies.

APPLICAZIONI

Dal presente progetto di ricerca, scaturiranno metodologie e soluzioni tecnologiche innovative per quel che riguarda l’applicazione industriale nel settore dei prodotti ortofrutticoli della RER, in particolare:

  • miglioramento nella gestione della catena del freddo, al fine di ottimizzare il mantenimento delle caratteristiche qualitative delle specie e varietà frutticole studiate, nell’ottica della diminuzione degli sprechi di prodotto fresco e di elevare la qualità degli stessi sulla base delle differenti condizioni di utilizzo (consumo fresco o trasformazione);
  • messa a punto e test in ambiente produttivo di tecniche analitiche rapide non-distruttive per il monitoraggio dell’evoluzione della qualità delle specie e varietà frutticole studiate;
  • per quel che riguarda i surgelati, l’attività relativa alla raccolta e all’elaborazione dei dati relativi alla shelf-life di erbe aromatiche, prodotti innovativi con elevata funzionalità e pre-fritti pastellati, permetterà di conoscere lecinetiche relative alla degradazione dei parametri qualitativi più importanti e di poter stimare ed ottimizzare il periodo di shelf-life degli stessi; questo permetterà di accrescere in maniera determinante la conoscenza di tali aspetti per prodotti peculiari dell’industria regionale dei surgelati, per i quali spesso la tipologia e la velocità dei fenomeni degradativi durante la conservazione è del tutto sconosciuta, e quindi anche la loro potenziale shelf-life;
  • attraverso lo sviluppo su scala pilota di linee per il trattamento di omogeneizzazione con alte pressioni e concampi elettrici pulsati, sarà possibile realizzare in ambiente operativo prototipi di prodotto con miglioratecaratteristiche qualitative, di sicurezza e funzionali di conserve fluide e prodotti di IV gamma. Tali tecniche potranno poi essere successivamente applicate in ambito produttivo, una volta verificata l’efficacia di tali trattamenti su scala pilota, sia in termini di qualità del prodotto che di sostenibilità del processo;
  • l’attività relativa alla valorizzazione degli scarti permetterà di ottimizzare su scala laboratoriale/pilota trattamenti specifici per le tipologie di scarti vegetali individuati (bucce e semi di pomodoro, residui di raffinazione di frutta dopo estrazione del succo, cuori di ananas, bucce e semi di melone, residui di lavorazione di spinaci e fagiolini), tenendo in stretta considerazione le caratteristiche chimico-fisiche degli scarti da trattare (e.g. umidità, acidità, storia termica).

APPLICATIONS

From this research project, methodologies and innovative technology solutions will emerge for industrial application in regional fruit and vegetables sector, in particular:

  • improvement in cold chain management in order to optimize the maintenance of quality of fruit species and varieties studied, with the aim to reduce fresh waste and increasing their quality on the basis of the different conditions of use ( fresh consumption or processing);
  • development and testing in the production environment of non-destructive rapid analytical techniques for monitoring the evolution of quality of the fruit species and variety studied;
  • as regards the frozen foods, the activity related to the collection and processing of shelf-life data for aromatic herbs, innovative products with high functionality and pre-fried pastries, will allow to know the kinetics of degradation of the most important qualitative parameters and to estimate and optimize the shelf-life of the same; this will allow to significantly increase the knowledge of such aspects for peculiar products of regional frozen food industry, for which the type and speed of degradation during storage is often completely unknown, and therefore also their potential shelf- life;
  • through the development on a pilot scale of lines for the treatment of homogenization with high pressures and with pulsed electric fields, it will be possible to realize in an operating environment product prototypes with improved qualitative, safety and functional characteristics for fluid preservatives and fresh products. Such techniques can be subsequently applied in the production field once the efficacy of such treatments on a pilot scale is verified, both in terms of product quality and sustainability of the process;
  • waste enhancement activity will allow to optimize on a laboratory / pilot scale specific treatments for the different types of plant waste identified (peels and tomato seeds, fruit refining residues after juice extraction, pineapple, peels and seeds melons, spinach and green bean residues), taking into account the chemical-physical characteristics of the waste to be treated (eg moisture, acidity, thermal history).

COERENZA CON LA STRATEGIA REGIONALE DI SPECIALIZZAZIONE INTELLIGENTE

Il progetto si colloca nell’ambito produttivo agroalimentare poiché riguarda l’implementazione nell’industria ortofrutticola di metodologie e tecnologie innovative in grado di mantenere altamente competitiva tale filiera, nei riguardi della quale la regione è già leader nazionale e presenta indici di specializzazione elevati nel comparto della trasformazione.

L’attività proposta è coerente con l’orientamento tematico “Innovazione e sostenibilità nei processi e prodotti alimentari” poiché mira a promuovere la validità delle soluzioni tecnologiche proposte e ad adattarle in ambiente industriale, all’ottenimento di metodologie innovative per il monitoraggio della qualità delle materie prime, semi-lavorati e prodotti finiti, nonché di tecnologie di processo produttivo sostenibile volte ad aumentare la qualità e la sicurezza dei prodotti finiti insieme alla valorizzazione degli scarti.

Il coinvolgimento di aziende fornitori di tecnologie innovative in grado di implementare lo scale up, e dei potenziali utilizzatori in un ambiente di lavorazione reale permetterà di superare la cosiddetta “Valley of Death” nel trasferimento della tecnologia.

I drivers di cambiamento intercettati riguardano in primo luogo la “vita sana e attiva” in quanto le tecnologie proposte permetteranno lo sviluppo di prodotti ortofrutticoli freschi e trasformati con elevate caratteristiche funzionali e grado di sicurezza. Inoltre, l’attività prevista permetterà di intercettare il driver “sviluppo sostenibile” per quello che riguarda la valorizzazione degli scarti di lavorazione che per alcuni settori quali la IV gamma di frutta e le conserve vegetali costituiscono a volte il 50% in peso della materia prima di partenza.

Entrambi i drivers individuano in modo più che soddisfacente le KeyEnabling Technologies indicate, ovveroquella delle “biotecnologie industriali” e dei “sistemi di produzione avanzati”.

COHERENCE WITH REGIONAL STRATEGY OF SMART SPECIALIZATION

The project is part of the agri-food production sector as it concerns the implementation in fruit and vegetable industry of innovative methodologies and technologies able to maintain highly competitive the chain in respect of which the Region is already a national leader and has high level of specialization in the sector of transformation.

The proposed activity is consistent with the thematic orientation “Innovation and Sustainability in processes and foodstuffs” as it aims to promote the validity of proposed technological solutions and to adapt them to industry environments, to obtain innovative methodologies for monitoring the quality of raw materials, semi-processed and finished products, as well as sustainable production process technologies that increase the quality and safety of finished products together with the enhancement of waste.

The involvement of innovative technology supplier companies that implement the scale up, and potential users in a real-life working environment, will exceed the so-called “Valley of Death” in technology transfer.

The identified change drivers focus primarily on “healthy and active life” as the proposed technologies will allow the development of fresh and processed fruit and vegetables with high functional features and level of safety.

In addition, the planned activity will allow to intercept the “sustainable development” driver with regard to the enhancement of processing waste that, for some sectors such as the fresh cut fruit and vegetable preserves, are sometimes 50% by weight of the starting raw material.

Both drivers identify more than satisfactory KeyEnabling Technologies indicated, that is, namely that related to “industrial biotechnology” and “advanced production systems”.

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