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TECNOLOGIE NON TERMICHE PER IL RECUPERO DI COMPOSTI AD ALTO VALORE AGGIUNTO DA SCARTI DELL¿INDUSTRIA ALIMENTARE

L’attività di ricerca proposta verte sul concetto di bioraffineria applicato al recupero di composti ad alto valore aggiunto da scarti dell’industria alimentare (bucce di pomodoro, bratte, gambi e foglie di carciofi, foglie d’ulivo) mediante l’applicazione di tecniche innovative (PEF, HPH) di disintegrazione cellulare. L’attività di ricerca si articolerà in tre fasi.Fase 1:La sperimentazione sarà indirizzata ad uno studio sistematico delle principali variabili di processo sul grado di disintegrazione cellulare dei diversi tessuti vegetali mediante microscopia ottica, misure in situ di impedenza elettrica e determinazione della distribuzione di dimensioni (laser diffraction).Per il trattamento PEF saranno studiati:•Effetto dell’intensità del campo elettrico, dell’energia specifica totale, della durata del singolo impulso e della temperatura di processo;Per il trattamento HPH, sarà invece studiato:•Effetto della pressione, del numero di passaggi e della temperatura di processo.I risultati di questa fase consentiranno di approfondire le conoscenze sull’effetto dei diversi fattori critici di processo sul meccanismo di disintegrazione cellulare e serviranno per identificare l’intervallo delle condizioni operative entro cui è possibile osservare un effetto significativo delle due tecnologie.Fase 2:La seconda fase della ricerca sarà mirata allo studio sistematico dell’effetto delle condizioni del processo di pretrattamento (comminuzione, preriscaldamento, rapporto solido-liquido), dei trattamenti di disintegrazione cellulare mediante PEF o HPH, e delle fasi del processo di estrazione e purificazione sulla resa e sulla purezza degli estratti, con particolare riguardo al recupero di polifenoli, pigmenti (carotenoidi), proteine, carboidrati, e fibre.I trattamenti di disintegrazione cellulare mediante PEF o HPH verranno effettuati nelle di condizioni operative identificate nella fase 1. Per i trattamenti PEF sarà studiato l’effetto dell’intensità del campo elettrico, dell’energia specifica totale, della durata del singolo impulso e della temperatura di processo, mentre per i trattamenti HPH sarà studiato l’effetto della pressione, del numero di passaggi e della temperatura di processo.Infine, relativamente alla fase di estrazione con solvente dei composti di interesse, sarà studiato l’effetto del tipo di solvente, utilizzando preferenzialmente acqua o solventi green, del rapporto solvente/biomassa, del pH, della temperatura e del tempo di estrazione.I risultati di questa fase serviranno per ottimizzare le condizioni operative delle diverse fasi dei trattamenti di pretrattamento e di estrazione, nonché per definire le condizioni di minima intensità da applicare nei successivi trattamenti combinati PEF-HPH.Fase 3:Quest’ultima fase della ricerca sarà mirata a valutare la possibilità di applicare “in cascata”: (a) una tecnologia di disintegrazione cellulare “mild” (PEF), al fine di recuperare in maniera selettiva biomolecole di piccole dimensioni (polifenoli, carotenoidi, carboidrati, lipidi e proteine di basso peso molecolare), seguita da (b) una tecnologia di disintegrazione più distruttiva (HPH), che consenta il recupero sia di biomolecole intracellulari di più alto peso molecolare (proteine), che l’utilizzo del pellet residuo del processo di estrazione, ricco di fibre, come agente strutturante in oli vegetali.Al termine di questa terza fase sarà possibile evidenziare eventuali sinergie dei trattamenti combinati e individuare le condizioni ottimali di processo in grado di massimizzare il recupero selettivo dei composti di interesse minimizzando il consumo di solvente, i tempi di estrazione ed il consumo energetico.