L’uso di anidride carbonica supercritica per pastorizzare alimenti, in condizioni di temperatura e pressione tali da non alterare le proprietà organolettiche del cibo permette di allungare il tempo di conservazione del prodotto (shelf life), in quanto è in grado di ridurre la carica microbica presente sull’alimento fresco, preservandone la struttura, il colore e le proprietà nutritive. Il processo prevede che il cibo venga trattato dopo il confezionamento, annullando totalmente le possibilità di contaminazione incrociata così da garantire che il prodotto confezionato e pastorizzato sia direttamente pronto per essere utilizzato e/o conservato/spedito. Possono essere trattate diverse tipologie di alimenti freschi, crudi e cotti.

Stato del brevetto

CONCESSO

Numero di priorità

IT102017000098045

Data di priorità

31/08/2017

Licenza

INTERNAZIONALE

Mercato

Il settore di riferimento riguarda i processi di preparazione e conservazione dei prodotti alimentari freschi e/o minimamente processati come prodotti pronti da mangiare (Ready to Eat) o da cucinare (Ready to Cook) tra cui alimenti puliti, confezionati, impacchettati e pronti all’uso freschi (carote a julienne, macedonia di frutta) o previo riscaldamento (esempio spinaci cotti, piatti pronti) e prodotti confezionati di origine animale da mangiare crudi o previa cottura (esempio fettina di petto di pollo, tartare di salmone, prosciutto). Gli impianti di pastorizzazione e confezionamento saranno preferibilmente rivolti a coltivatori diretti, piccole imprese trasformatrici o aziende della GDO che vogliono confezionare i prodotti freschi per allungarne la durata sugli scaffali.

  • TAM: il mercato globale dei cibi freschi confezionati dovrebbe raggiungere un valore di circa 112 miliardi di dollari entro il 2026, con un tasso di crescita annuo composto del 5,5% durante il periodo 2020-2026 (Zion market research).
  • SAM: 56 miliardi di dollari entro il 2026.
  • SOM: possiamo stimare la quota di mercato raggiungibile inizialmente dalla tecnologia tra 0,01% e 0,04% del mercato totale dei cibi freschi confezionati, ovvero tra $11,2 e $44,8 milioni entro il 2026.

Problema

L’uso di gas selezionati (N2, CO2) per aumentare il tempo di conservazione dei cibi confezionati (shelf-life) è di uso comune nel mercato dei cibi freschi confezionati, presenti nella grande distribuzione. Il prolungamento della shelf-life dei prodotti solitamente genera una maggiore efficienza e minori sprechi lungo la filiera produttiva dei prodotti freschi. La richiesta sempre maggiore di cibi freschi e salutari da parte dei consumatori ha reso questa tipologia di prodotto di crescente interesse per piccoli produttori che desiderano valorizzare la filiera corta, oltre alla GDO. Parallelamente, i processi di pastorizzazione termica, efficaci dal punto di vista della riduzione della carica microbica, hanno l’inconveniente di alterare dal punto di vista organolettico e nutritivo i cibi freschi. L’uso di CO2 allo stato supercritico rappresenta un’innovazione in grado di prolungare la data di scadenza, quindi di ridurre gli sprechi, perché, a differenza dei gas in uso e della pastorizzazione ad alte temperature, riduce la carica microbica degli alimenti a temperature vicine all’ambiente usando pressioni moderate.

Limiti attuali tecnologie / Soluzioni

La sicurezza alimentare rappresenta un grave problema a livello mondiale e i numerosi casi di intossicazione sono la conseguenza di insufficienti tecniche di mitigazione e controllo della proliferazione di microorganismi. L’uso di alte temperature (pastorizzazione/sterilizzazione) è ancora ad oggi la principale tecnica usata per contrastare la presenza di batteri patogeni negli alimenti, ma tale tecnica non può essere usata su tutti i prodotti. Ad esempio i prodotti freschi quali carne, pesce, frutta e verdura, se sottoposti al calore, cuocerebbero perdendo le loro caratteristiche di freschezza e molte delle molecole benefiche quali vitamine e composti antiossidanti. I prodotti freschi sono inoltre fortemente soggetti a deperimento causato da microrganismi ed enzimi naturalmente presenti sulla superficie dei prodotti. Tali prodotti hanno una durata utile per la loro commercializzazione molto limitata. Le attuali tecniche di mitigazione sono effettuate principalmente sul prodotto integro o tagliato e si attuano prima del confezionamento ma non risolvono problemi e rischi causati dalla ulteriore manipolazione post processo, necessario per la vendita e commercializzazione.

Questa tecnologia permette di:

  • ridurre il rischio di contaminazione da batteri patogeni;
  • aumentare la durata della conservazione andando a ridurre e contrastare la crescita dei batteri naturalmente presenti. Il processo usa basse temperature (<45°C) che permettono di preservare le caratteristiche nutritive e sensoriali del prodotto originale. Il processo si attua su prodotto già confezionato, eliminando i problemi dovuti al manipolamento e confezionamento post processo delle tecniche convenzionali di mitigazione della proliferazione batterica.

Killer Application

Tra le possibili applicazioni:

  • produzione di snack e cibi freschi pronti all’uso per mense e distributori automatici;
  • pasti veloci freddi o pronti da scaldare;
  • industria del confezionamento di cibi precotti e freschi;
  • confezionamento di verdure e frutta fresca intera e/o a pezzi;
  • confezionamento di carni e prodotti ittici freschi;
  • mercato della spesa online che richiede una maggiore quantità cibi confezionati.

Sono in corso collaborazioni per esplorare l’applicazione del processo nell’ambito della sterilizzazione di biomateriali e strumenti chirurgi.

Tecnologia e nostra soluzione

L’efficacia nell’inibizione dei microorganismi da parte della CO2 allo stato supercritico è ampiamente dimostrata e trova qui applicazione all’interno di un processo industriale di cibi freschi già confezionati. Questo nuovo processo, prevede che, dopo aver confezionato gli alimenti con una miscela ricca in CO2 che viene lasciata agire sulla superficie del cibo, la confezione venga successivamente portata allo stato supercritico a temperature vicine a quella ambiente (fino ad un massimo di 50°C) attraverso pompaggio di un liquido/fluido di servizio (acqua) in cui i prodotti sono inseriti. In questo modo si preservano le molecole termosensibili dei cibi freschi conservandone la struttura, e si allunga il tempo di conservazione (shelf life) almeno del 20%.

Specifiche prove sono state effettuate ad esempio su carote “baby”, macedonia di frutta, spinaci cotti, piatti pronti, uova pastorizzate, formaggi e prodotti di origine animale crudi o cotti (fettina di petto di pollo, prosciutto) per verificare la conservazione delle proprietà organolettiche oltre al prolungamento della shelf-life.

Sono state effettuate analisi di tipo legislativo a conferma del libero utilizzo della tecnologia con le attuali regolamentazioni (verifica delle Barriers to Market Entry). Infatti la CO2, un gas inodore e atossico, è GRAS “Generally recognized as safe” dall’FDA. Parallelamente all’ottimizzazione del processo, è in corso un’attenta valutazione della tipologia di packaging più adatta al processo che sia al contempo riciclabile. I costi di produzione e di vendita degli impianti sono paragonabili a quelli di impianti di di pastorizzazione tradizionale.

Vantaggi

Si prevede che l’impatto principale della tecnologia possa avvenire attraverso un minore spreco di alimenti freschi venduti attraverso la GDO grazie all’aumento della shelf life, diminuendo gli sprechi. Inoltre i nuovi impianti potranno dare una maggiore autonomia ai piccoli produttori nel vendere i loro prodotti freschi confezionandoli in loco, accorciando la filiera o addirittura azzerandola in caso di vendita diretta nelle aziende agricole o di trasformazione.

  • Riduce la carica microbica;
  • Preserva la struttura dei cibi freschi e precotti;
  • Preserva le molecole nutritive termosensibili;
  • Allunga la durata della scadenza degli alimenti;
  • Aumenta la sicurezza alimentare;
  • Considerevoli vantaggi economici dovuti a: impiego di pressioni inferiori rispetto ad un trattamento a pressioni idrostatiche, apparecchiatura con caratteristiche più semplici rispetto alle tecnologie innovative in uso;
  • Ridotti rischi associati alle condizioni di esercizio più miti;
  • Manutenzione agevole;
  • Scalabilità: il processo può essere automatizzato.

Roadmap

In collaborazione con diverse grandi aziende alimentari italiane e piccole aziende biologiche, sono in corso prove per aumentare l’efficienza del processo oltre a sperimentare una maggiore gamma di alimenti al quale il processo si applica in modo ottimale.

La sperimentazione è in corso su impianti di piccole dimensioni (4-6 litri) e un impianto semi-industriale da circa 90 litri che permette di trattare grandi quantitativi di prodotto (200-500g per confezione) su larga scala (superiore alle 50 confezioni) ed ha raggiunto un TRL di 5. Sono in corso negoziazioni con fondi di investimento per lo sviluppo di un business plan che possa portare alla realizzazione di impianti adeguati all’uso commerciale per il raggiungimento di un TRL pari a 6.

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