Un sistema di decontaminazione senza sostanze chimiche per frutta e verdura

A livello globale assistiamo a un aumento del numero di focolai di malattie causate dagli alimenti e legate alla frutta e verdura "pronte da mangiare". I trattamenti usati attualmente - come il lavaggio con cloro - spesso lasciano residui chimici e resti di acqua. C'è una crescente richiesta di ridurre la quantità di sostanze chimiche usate nel processo, che è possibile mediante un sistema di decontaminazione efficace e rispettoso dell'ambiente attualmente in fase di sviluppo da parte di SAFEBAG.

Grazie ai finanziamenti del 7° PQ, il team di SAFEBAG sta sviluppando un nuovo sistema di decontaminazione all'interno dell'imballaggio che ci permetterà di ridurre la quantità di sostanze chimiche usate per il lavaggio. Il sistema si basa su un plasma atmosferico freddo, generato dentro il pacchetto sigillato che contiene gli alimenti, il quale produce particelle altamente caricate (radicali liberi) per danneggiare o distruggere i batteri. La ricerca preliminare ha già indicato che questo plasma non termico (un gas ionizzato energetico) nel pacchetto può ridurre significativamente il carico microbico della frutta e della verdura fresche.

SAFEBAG sta attualmente sviluppando questo risultato continuando la ricerca per massimizzare i potenziali benefici di questa tecnologia. Il prototipo a base di plasma pre-competitivo è già stato costruito dal team ed è pronto per essere testato da parte dell'industria in termini di efficacia per la decontaminazione della frutta e della verdura impacchettata fresca.

Adesso che il progetto entra nella fase cruciale di collaudo, la dott.ssa Edurne Gaston Estanga, Group Leader di Food Technologies presso l'IRIS in Spagna e coordinatrice del progetto SAFEBAG, parla con la rivista research*eu risultati degli elementi innovativi della tecnologia e di cosa succederà dopo l'approvazione da parte dell'industria.

Quali sono i principali obiettivi del progetto?

L'obiettivo generale del progetto è sviluppare un prototipo pre-competitivo di un nuovo processo per ridurre il carico microbico nei cibi tagliati e impacchettati, sulla base di una tecnologia di plasma atmosferico freddo. Questo processo assicurerà la sicurezza alimentare ed estenderà la data di scadenza del prodotto senza alterarne la qualità o i profili nutrizionali.

Per raggiungere questo scopo, sono stati fissati cinque obiettivi. In primo luogo, abbiamo deciso di usare un banco di prova per il plasma in scala di laboratorio per ottimizzare i parametri di processo del plasma che portano a una massima efficacia antimicrobica mantenendo allo stesso tempo la qualità e le caratteristiche nutritive del prodotto. Il nostro secondo obiettivo era caratterizzare la scarica fisica del plasma e correlarla all'efficacia antimicrobica per capire meglio il processo. In terzo luogo abbiamo cercato di espandere il processo a livello pre-competitivo e cioè di progettare e costruire un prototipo di unità industriale. I nostri due obiettivi finali erano convalidare le prestazioni del prototipo nell'industria dei prodotti freschi e dimostrare l'applicabilità dell'unità prototipo.

Perché è così importante migliorare le soluzioni di decontaminazione per la verdura?

Il cloro è uno dei disinfettanti più efficaci e il suo uso è diffuso nell'industria dei prodotti freschi. Nonostante i severi standard di igiene e sicurezza durante la lavorazione, i focolai di malattie trasmesse tramite gli alimenti e legate alla frutta e verdura pronte da mangiare esistono a livello globale. Spesso ci troviamo di fronte a nuovi rischi a causa delle mutevoli caratteristiche di microorganismi e dell'ambiente. Aumentare la sicurezza di questi prodotti è di enorme importanza per proteggere i consumatori, specialmente in vista della crescita del consumo di prodotti freschi impacchettati.

Cosa c'è di nuovo o innovativo nell'approccio del progetto verso la decontaminazione?

L'uso del plasma atmosferico freddo per la conservazione dei cibi è un'innovazione in sé stessa e questa tecnologia è stata recentemente aggiunta alla lista delle lavorazioni non-termiche per i cibi. Inoltre, la novità del metodo di SAFEBAG sta nella generazione del plasma all'interno di un pacchetto sigillato che contiene il prodotto, il che facilita il trattamento rapido ed elimina il rischio di contaminazione post-lavorazione. SAFEBAG è una tecnologia di lavaggio asciutta, non-termica e senza sostanze chimiche, compatibile con la produzione in linea e l'imballaggio con MAP, che non lascia residui nocivi nel prodotto trattato.

Come funziona esattamente la decontaminazione al plasma?

Il plasma (conosciuto anche come il quarto stato della materia) è un gas energizzato elettricamente nel quale le molecole che costituiscono il gas si dividono per rilasciare elettroni liberi, radicali, ioni positivi e negativi, quanti di radiazione elettromagnetica, mentre alcune molecole possono rimanere ancora neutre. Ci sono diversi tipi di plasma a seconda delle condizioni nelle quali sono generati. SAFEBAG usa plasma atmosferico freddo (cioè vicino alla temperatura ambiente) con un metodo di scarica a barriera dielettrica. L'imballaggio degli alimenti viene trattato tra due elettrodi ad alto voltaggio. Il processo ad alto voltaggio ionizza il gas all'interno del campo elettrico, compreso il gas contenuto nel pacchetto. È questa miscela di specie attive che ha come risultato l'effetto anti-microbico. Le specie reattive interagiscono con la superficie degli alimenti alterando la struttura cellulare della superficie. Questo porta al rilascio di componenti cellulari, che colpiscono l'integrità della cellula. Può verificarsi anche un danno al DNA a seconda del tipo di batteri. La cosa fondamentale è che il gas torna stabile subito dopo, il che significa che non lascia residui chimici sul prodotto.

Il vostro obiettivo è allungare la data di scadenza mantenendo allo stesso tempo il valore nutrizionale. Come sta andando il progetto a questo riguardo?

Il lavoro in laboratorio ha mostrato risultati promettenti per diversi tipi di frutta e verdura fresca, come gli spinaci, i pomodorini e le fragole, per i quali si è ottenuto un allungamento notevole della data di scadenza e un aumento della ritenzione di parametri qualitativi fondamentali, altri prodotti invece hanno ottenuto risultati meno soddisfacenti (per esempio le verdure a foglia). Data la diversità dei prodotti alimentari che si trovano nell'industria, non c'è un metodo universale per quanto riguarda il trattamento degli alimenti.

Quali sono i prossimi passi del progetto e dopo il suo completamento?

Il prototipo pre-competitivo è stato costruito ed è già pronto per la convalida industriale, che comporta il collaudo della tecnologia per un'ampia gamma di prodotti e condizioni industriali. Le prove di verifica si terranno presso le sedi dei partner del progetto, Nature’s Best in Irlanda and Verdifresh in Spagna. Il controllo della tecnologia in condizioni industriali è fondamentale perché l'adozione della tecnologia abbia successo. Altre fasi del processo saranno aggiunte per realizzare un ulteriore sviluppo e ampliare le raccomandazioni scaturite dalle prove di verifica dell'industria.

Quando prevedete che sarà commercializzato il sistema?

È ancora troppo presto per dirlo. Il sistema ha suscitato un notevole interesse da parte dei produttori di tutto il mondo. Bisogna portare a termine il collaudo del prototipo in condizioni industriali, seguito da una tecnologia di nuova generazione rivolta a condizioni di lavorazione a livello commerciale. Si pensa che questa fase sarà completata in 2-3 anni.