Riassunto analitico
Il seguente progetto di ricerca ha permesso di sviluppare diversi confezionamenti innovativi che si occupano del miglioramento e del prolungamento della shelf-life del prodotto pizza realizzato e venduto nel settore delle vending machine. In modo particolare il progetto verte sulla ricerca di metodi innovativi per il confezionamento degli ingredienti necessari per la produzione della pizza, migliorandone la shelf-life e riducendo la presenza di imballi plastici attualmente utilizzati per il confezionamento degli ingredienti. Il progetto è avvenuto in collaborazione e su richiesta di un'azienda di Bolzano che ha progettato e brevettato uno dei primissimi distributori automatici made in Italy in grado di creare la pizza impastandola al momento e aggiungendo ingredienti come acqua, farina, pomodoro, mozzarella e, a seconda della scelta del consumatore, i diversi ingredienti "topping" come salumi e/o verdure. La collaborazione tra UNIMORE e l'azienda trentina è nata per la necessità degli ideatori di implementare il distributore attuale superando alcune criticità come il breve tempo di conservabilità della passata di pomodoro (di circa 5 giorni dall'apertura della confezione), la texture dell'impasto e la possibilità di introdurre ingredienti freschi come verdure fresche tagliate. Per tale motivo lo scopo principale di questo progetto di dottorato è stato la formulazione di packaging edibili in particolare rivestimenti edibili (edible coatings) ad-hoc per ogni ingrediente. La principale innovazione sta nel fatto che tale confezionamento può essere consumato insieme all'alimento che ricopre senza arrecare alcun danno alla salute del consumatore. Inoltre il loro utilizzo non solo ha permesso di migliorare le caratteristiche nutrizionali e organolettiche implementando la shelf-life degli ingredienti, ma anche di diminuire l'accumulo di materiali plastici di confezionamento di scarto all'interno della vending machine. I coatings edibili sono idrocolloidi che ricoprono interamente il prodotto alimentare formati da miscele di acqua e polisaccaridi naturali come la pectina e l'alginato di sodio. La principale funzione del polisaccaride è quella di donare la consistenza alla soluzione, che può essere più o meno viscosa a seconda della percentuale scelta. A sua volta la miscela può essere utilizzata come carrier di agenti attivi come gli antimicrobici utili per incrementare il potere antimicrobico e/o antifungino dell'idrocolloide. Sono stati utilizzati in questa ricerca il sorbato di potassio o il propionato di sodio, sostanze sintetiche validate dal Regolamento (CE) n. 1130/2011 e approvate dall’EFSA (European Food Safety Authority) nella lista di additivi alimentari sicuri per la salute del consumatore. Per ogni coatings sono state eseguite prove in vitro dove veniva testata la capacità antimicrobica del rivestimento edibile a diretto contatto con i principali microorganismi di interesse alimentare come Escherichia coli, Salmonella spp., Campilobacter jejuni e Listeria monocytogenes attraverso la tecnica del Kirby Bauer test o test di diffusione, e prove in vivo dove le prove microbiologiche e chimico-fisiche (variazione di colore e pH e test di consistenza) venivano effettuate sull'alimento rivestito con lo specifico packaging edibile. I risultati ottenuti hanno dimostrato che è possibile aumentare la shelf-life e migliorare le caratteristiche nutrizionali degli ingredienti utilizzati per la produzione della pizza grazie alla realizzazione di coating edibili attraverso la miscelazione di composti naturali, i polimeri, e sostanze antimicrobiche. La fase successiva a questo lavoro di tesi interessa l'applicazione industriale dei rivestimenti edibili ideati per la creazione del nuovo prototipo della vending machine.
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Abstract
The aim of this study research has been to develop alternative and innovative solutions, as well as packaging, for the extension of the shelf life of pizzas sold through the vending machine’s sector. In particular, the project focused on the research of innovative, edible packaging for the ingredients necessary for pizza production, improving their shelf life and reducing the presence of plastic materials currently used for such packaging.
The project took place in collaboration with a company from Bolzano that patented one of the first vending machine able to make pizza immediately, by kneading and adding ingredients such as water, flour, tomato, mozzarella and toppings such as meat or vegetables. The collaboration between UNIMORE and the company from Trento was born to face makers’ necessity to improve the current machine by overcoming some critical issues, such as the short shelf life of the tomato sauce, about 5 days from the opening of the package, the texture of the dough and the possibility to introduce fresh ingredients such as fresh cut vegetables.
For this reason, the main purpose of this PhD study was the creation of edible packaging, or more specifically edible coatings made ad-hoc for each ingredient. The main innovation was the edibility of packaging, which can be consumed with the food without any harm to the health of consumers.
Furthermore, the use of edible coatings not only allowed improving the nutritional and organoleptic characteristics of the ingredients as well as their shelf life, but it also reduced the accumulation of plastic waste due to packaging materials inside the vending machine. These coatings are hydrocolloids, a mixture of water and natural polysaccharides such as pectin and sodium alginate, and they completely cover the food. The main function of polysaccharide is to give consistency to the solution, which can be more or less viscous depending on the chosen percentage. This mixture can also be used as a carrier for active agents such as antimicrobials, useful for increasing the antimicrobial and or antifungal power of the hydrocolloids.
For this research, potassium sorbate or sodium propionate were used. They are synthetic substances validated by Regulation (EC) no. 1130/2011 and approved by the EFSA (European Food Safety Authority) in the list of food additives and therefore safe for consumer health.
In vitro tests were carried out for each coating to evaluate their antimicrobial capacity of the coating when in direct contact with the main food microorganisms such as Escherichia coli, Salmonella spp., Campilobacter jejuni and Listeria monocytogenes. The Kirby-Bauer testing, also known as test diffusion, was used for such measurements and in vivo tests were performed as well to evaluate the microbiological and chemical-physical characteristics (such as color, pH variations and texture profile) of the food with edible coatings.
The results showed that it is indeed possible to increase shelf life and to improve the nutritional properties of the ingredients used for the production of pizza thanks to the realization of edible coatings. The next step of this study will deal with the industrial application of such edible coatings for the creation of the new vending machine prototype.
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