Operazioni di avvio ed ottimizazione di un impianto di trasformazione del Fico d'India e valorizzazione dei sottoprodotti

Questo lavoro di tesi è stato focalizzato su innovazione ed intensificazione del processo di trasformazione del fico d’india per la preparazione del succo. In primo luogo, il lavoro ha previsto l’ottimizzazione delle condizioni operative di un nuovo impianto industriale, garantendo una produzione in continuo di succo su volumi di 4000 L al giorno. Inoltre, sono state effettuate prove di acidificazione del prodotto ottenendo succhi più stabili ed idonei alle richieste del mercato (natural, low acid, high acid). In secondo luogo, il lavoro di ricerca di laboratorio ha studiato il recupero e la valorizzazione delle bucce come sottoprodotto ricco di metaboliti primari e secondari. I risultati mostrano la presenza di sostanze di elevato valore aggiunto nelle bucce, contenenti elevate quantità di pigmenti naturali (betalaine), polifenoli, zuccheri, pectine oltre a mostrare un buon potere antiossidante, grazie alla presenza di polifenoli e di acido ascorbico (oltre ad altri acidi organici come citrico e malico). Il recupero di questi composti è stato effettuato attraverso l’utilizzo di tecniche e solventi a basso impatto energetico ed ambientale, rendendo il processo sostenibile su più fronti. Confrontando le diverse tecniche estrattive è risultato che il maggior contenuto di betalaine si ottiene con un’estrazione assistita da microonde a 40 °C per 20 minuti o alternativamente con 10 minuti in ultrasuoni (previo studio cinetico). Diversamente, il maggior contenuto in polifenoli si può ottenere tramite un’estrazione a 150 °C. Da questi dati, è stato possibile sviluppare una doppia estrazione che mira a recuperare dallo scarto il maggior contenuto di bioattivi, proponendo, in ambito industriale, una prima estrazione in ultrasuoni in continuo per recuperare i pigmenti, seguita da un’estrazione 150 °C MASWE. Per la riproduzione del processo su scala industriale, è stata effettuata una prova di scale-up su impianto ad acqua subcritica da 150L, che ha permesso di trovare la strategia ottimale per il recupero di polifenoli e pigmenti dalla matrice. Si è altrettanto investigato il potenziale uso di diversi tagli di membrana per avere un frazionamento dimensionale delle molecole presenti nell’estratto. L’estratto concentrato è stato seccato tramite diverse tecniche per valutare quale di queste fosse l’ottimale. Si è osservato come l’uso di maltodestrine in spray-dryer permetta un recupero quantitativo e qualitativo migliore rispetto agli estratti secchi ottenuti per liofilizzazione e spray-dryer senza additivi.