Newsletter 2 Progetto Biocolor: la giornata di formazione sull uso dell impianto di produzione ed estrazione dei coloranti naturali

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1 Newsletter 2 Progetto Biocolor: la giornata di formazione sull uso dell impianto di produzione ed estrazione dei coloranti naturali Il 1 ottobre a Gela, presso l azienda Gela Fruit, si è tenuta una giornata di formazione sull uso e la manutenzione dell impianto sperimentale di trattamento ed estrazione di coloranti naturali da residui della produzione del pomodoro e colture cellulari fotosintetiche. La sessione ha avuto luogo nell ambito del progetto BIOCOLOR, finanziato dal PSR Sicilia 2007/ Misura 214 Cooperazione per lo sviluppo di nuovi prodotti, processi e tecnologie nei settori agricolo e alimentare, e in quello forestale. Hanno partecipato rappresentanti dei partner progettuali impegnati nella sperimentazione, Asi Irsap, GelaFruit, Confagricoltura, Parco Scientifico Tecnologico, oltre all impresa che ha realizzato l impianto e che ha illustrato le caratteristiche del prototipo. Erano presenti anche gli esperti della fase WP5, comunicazione, in rappresentanza del partner Provincia Regionale di Caltanissetta. L incontro ha avuto luogo a conclusione delle fasi progettuali WP2 (Progettazione, realizzazione e collaudo di un impianto a scala pilota precompetitiva per la produzione di colture unicellulari fotosintetiche ricche in coloranti) WP3 (Progettazione, realizzazione e collaudo di un impianto a scala pilota precompetitiva per la produzione di colture unicellulari fotosintetiche ricche in coloranti). L impianto realizzato è il frutto di un percorso di ricerca e sperimentazione che ha avuto inizio con la fase WP1 (Selezione e messa a dimora di linee di pomodoro a elevato contenuto di licopene e

2 standardizzazione della produzione) che ha permesso di verificare sperimentalmente quali varietà di pomodoro fossero più adatte, sia in termini di produttività, sia di contenuto di licopene, per ottenere il massimo delle prestazioni nei processi di estrazione dei coloranti. Parallelamente si è svolto uno studio che ha interessato le attività delle fasi WP2 e WP3, che hanno consentito di individuare la specie microalgale da indagare e del relativo metodo di coltivazione, la selezione delle tecniche di estrazione dei pigmenti e la messa a punto di un protocollo d indagine. Lo studio ha individuato la coltivazione sperimentale delle microalghe del genere Arthrospira (Arthrospira spp.) per la notevole richiesta di sostanze estratte da tale alga nei settori dell industria alimentare, cosmetica, nutraceutica e farmaceutica. Inoltre considerazioni di varia natura hanno indotto a scegliere impianti interni, maggiormente produttivi e meno soggetti a inquinamenti ambientali. Nel corso della sessione formativa sono state illustrate le caratteristiche dell impianto sperimentale ed è stato analizzato il Manuale d uso che fornisce le informazioni dettagliate per il suo funzionamento e la sua manutenzione. L impianto è in grado di effettuare le coltivazioni algali, di trattare gli scarti dei pomodori (bucce) e le alghe raccolte e di estrarne i relativi coloranti, il tutto in un unico processo razionalmente progettato e realizzato. La struttura dell impianto mostra come le due linee produttive pomodoro-alga si integrino:

3 L intero impianto è composto da diverse unità che corrispondono ad altrettante fasi di produzione/trattamento: Unità di produzione (PBR) Unità di filtrazione (VV) Unità di stoccaggio (SER) Unità di lavorazione del pomodoro (PAS) Unità di essiccazione (ESS) Unità di estrazione (EST) Rete idraulica

4 Come si può osservare, nonostante l impianto sia multifunzionale, in quanto prevede sia il trattamento degli scarti del pomodoro, sia la produzione e il successivo trattamento dell alga Spirulina, esso è fortemente integrato in uno spazio limitato. Il ciclo dell alga spirulina Il ciclo produttivo della microalga Spirulina richiede pochi elementi che possono essere agevolmente resi disponibili in una struttura agricola come una serra: Luce; Anidride carbonica; Supporto di crescita; Nutrimento; Temperatura controllata (25-35 C) La luce viene integrata con lampade a neon; l anidride carbonica viene fornita immettendo aria all interno; acqua e nutrienti preconfezionati forniscono il supporto di crescita atto a garantire lo sviluppo della coltura algale; la temperatura è regolata attraverso l integrazione della temperatura ambiente mediante il calore generato dalle lampade a neon. La fase successiva consiste nella filtrazione della biomassa algale. Essa viene effettuata utilizzando una particolare apparecchiatura (vibrovaglio) che permette di separare la biomassa algale in due flussi: un flusso di biomassa concentrato (che sarà poi avviato alle successive fasi di essiccazione ed eventuale estrazione) e un flusso di liquido chiarificato (che sarà poi avviato all unità di stoccaggio).

5 Il ciclo del pomodoro La produzione di licopene è prevista utilizzando come substrato di partenza gli scarti della lavorazione del pomodoro provenienti dalle limitrofe attività conserviere. La fase comune dell essicazione L operazione di essiccazione è svolta sia per la biomassa algale, precedentemente filtrata e strizzata, che per gli scarti del pomodoro. L impianto si avvale di un unità di essiccazione, costituita da un armadio essiccatore contenente 20 vassoi e un riscaldatore portatile. L apparecchio consente di ottenere in poche ore l essiccazione degli scarti di pomodoro e delle alghe.

6 A questo punto i processi di lavorazione si dividono: mentre la biomassa microalgale secca subirà una fase di frantumazione in modo tale da ottenere una polvere finissima che può essere direttamente utilizzata come colorante verde alimentare, gli scarti secchi del pomodoro subiranno una fase di estrazione che consentirà di isolare licopene in forma di cristalli da utilizzare come colorante rosso alimentare. Alle due sostanze, clorofilla e licopene, potrà essere successivamente affiancata la produzione di altre sostanze come ad esempio la ficocianina ricavabile dalla biomassa microalgale.

7 La fase dell estrazione La massa secca di scarti di pomodoro richiede un ultimo trattamento per ottenere il licopene: l estrazione. Da progetto è previsto che l unità di estrazione sia adibita all estrazione del licopene dai pomodori. Si verificherà in una successiva fase di up-grading dell impianto la possibilità di svolgere, con lo stesso macchinario, anche l estrazione delle ficocianine dalla biomassa algale. Dovranno essere compiute valutazioni di carattere economico e gestionale poiché, mentre per l estrazione del licopene dagli scarti del pomodoro si utilizza come solvente la semplice acqua, per l eventuale estrazione della ficocianina dalla biomassa microalgale occorre utilizzare come solvente l alcool. Il processo di estrazione utilizza un estrattore rapido solido-liquido dinamico che sfrutta la differenza di pressione generata dalla compressione del liquido estraente (in generale acqua) sulla matrice solida (scarti di pomodoro). Tra interno ed esterno del solido si produce infatti un gradiente di pressione che consente di estrarre, per effetto prevalentemente fisico, le sostanze non chimicamente legate all interno della matrice solida che vengono quindi trascinate via dal liquido estraente. L estrattore ha un volume di camera d estrazione di circa 5 litri con la possibilità di ridurre il volume con l installazione di un opportuno riduttore.

8 Una volta terminata la fase di estrazione del licopene, quest ultimo subisce ancora due trattamenti: la filtrazione dei cristalli di licopene, utilizzando il vibrovaglio in dotazione, e la loro essiccazione, similmente a quanto previsto per le alghe.