innovazione nella filiera dei prodotti derivati dei ... · parma 15 aprile cereali a cariosside...
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INNOVAZIONE NELLA FILIERA DEI
PRODOTTI DERIVATI DEI CEREALI:
ASPETTI TECNOLOGICI
M. Ambrogina Paganiambrogina.pagani@unimi.it
DIPARTIMENTO DI SCIENZE E TECNOLOGIE ALIMENTARI E MICROBIOLOGICHE - DISTAM
FEDERALIMENTARE
Innovazione di processo: miglioramento della qualit à e della sicurezza alimentare anche nei prodotti tradi zionali?
Parma - 15 Aprile 2011
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CIISCAM / INRAN, 2009http://www.ciiscam.org/
DIETA MEDITERRANEA: PATRIMONIO CULTURALE IMMATERIALE UMANITÀ
~ 150Unità produttive
~ 3.100.000Produzione (t/anno)
ITALMOPA (molini)~ 10.250.000Produzione (t/anno)
~ 3.640Fatturato (M€)
~ 90Unità produttive
UNIPI (pastifici)
~ 3.700Fatturato (M€)
AIDI (prodotti da forno)
~ 60Unità produttive
~ 4.500Fatturato (M€)
~ 1.000.000Produzione (t/anno)
LA FILIERA DEI CEREALI LA FILIERA DEI CEREALI Il valore della piramide alimentare è duplice: da un lato rappresenta una eccellente sintesi delle principali conoscenze acquisite dalla medicina e dagli studi sulla alimentazione, dall’altro è un potente strumento di educazione al consumo.
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FILIERA dei CEREALIFILIERA dei CEREALI
SEMINA, MATURAZIONE in CAMPO &
RACCOLTA
CONSERVAZIONE o
STOCCAGGIO (da poche settimane fino a 12 o più mesi)
PROCESSI TECNOLOGICI di TRASFORMAZIONE
TECNOLOGO ALIMENTARE
TECNOLOGO ALIMENTARE
•Macinazione•Pastificazione•Produzione pane e altri prodotti da forno
ALIMENTIALIMENTI di ““ BASEBASE ””di QUALITÀ
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FILIERA dei CEREALIFILIERA dei CEREALI
((BIOBIO)TECNOLOGO )TECNOLOGO ALIMENTAREALIMENTARE
SEMINA, MATURAZIONE in CAMPO &
RACCOLTA
CONSERVAZIONE o
STOCCAGGIO (da poche settimane fino a 12 o più mesi)
PROCESSI TECNOLOGICI di TRASFORMAZIONE
GENETISTAGENETISTA
ECONOMISTAECONOMISTA
BIOCHIMICOBIOCHIMICO
CHIMICOCHIMICO
NUTRIZIONISTANUTRIZIONISTA
MICROBIOLOGOMICROBIOLOGO
AGRONOMOAGRONOMO
INGEGNEREINGEGNEREALIMENTIALIMENTI di ““ BASEBASE ””
�ELEVATO VALORE NUTRIZIONALE E FUNZIONALE
�DEFINITE PROPRIETÀ SENSORIALI�PRIVI di CONTAMINANTI BIOTICI e ABIOTICI
(ELEVATA QUALITÀ IGIENICO-SANITARIA )�LUNGA CONSERVABILITÀ�DISPONIBILITÀ ELEVATA, PREZZO
CONVENIENTE�……..
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PASTA ALIMENTARE PASTA ALIMENTARE
Innovazione di processo: miglioramento della qualità e
della sicurezza alimentare anche nei prodotti tradizionali?
Fonte: FSTA 2000-2011
� PASTA (title) 715� PASTA (abstract) 3741� PASTA QUALITY (title) 65� PASTA QUALITY (abstract) 321
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prile frumento duro
FILIERA FRUMENTO DURO: OBIETTIVI FILIERA FRUMENTO DURO: OBIETTIVI ““ CONSOLIDATICONSOLIDATI ””
pulitura e condizionamento
ricezione e conservazione (stoccaggio) granella
macinazionepassaggi ripetuti di:• rottura• classificazione/setacciatura• rimacina
conservazione semola
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resa semola: 65 ÷÷÷÷ 70 %(30÷35% crusca, germe, ecc.)
resa grano pulito: 95 ÷÷÷÷ 98 %(2÷5% impurezze e difetti)
grano “stoccato” = 100
- Alta resa macinazione e alta produttività impianti
cottura casalinga
pastificazione• miscelazione ingredienti• estrusione sotto pressione• essiccazione• confezionamento• conservazione e distribuzione
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resa pasta secca: 98.5 % (2.5 % H2O)
150-160 kg grano per ottenere 100 kg pasta secca
- Buona e costante qualità in cottura: essiccazione HT
- Scelta varietà con elevata resa produttiva, resistenza malattie, qualità proteine
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FILIERA FRUMENTO DURO: NUOVI OBIETTIVIFILIERA FRUMENTO DURO: NUOVI OBIETTIVI- Selezione genetica varietà :� resistenza a malattie fungine� particolari proprietà amido
- Nuove modalità conservazione - Trattamenti fisici di sanitizzazione (atmosfere
controllate, temperature “estreme”; RF, MO; ecc.)
- Operazioni pre-macinazione :� eliminazione totale chicchi difettosi� eliminazione strati tegumentali periferici inquinat i� recupero composti bio-attivi e valorizzazione
sottoprodotti � stabilizzazione sottoprodotti
- Miglioramento caratteristiche nutrizionali e funzionali pasta
� amido resistente� arricchimento con frazioni ricche di composti bio-
attivi� miglior qualità per prodotti gluten-free
- Riduzione tempi cottura
frumento duro
pulitura e condizionamento
ricezione e conservazione (stoccaggio) granella
macinazionepassaggi ripetuti di:• rottura• classificazione/setacciatura• rimacina
conservazione semola
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cottura casalinga
pastificazione• miscelazione ingredienti• estrusione sotto pressione• essiccazione• confezionamento• conservazione e distribuzione
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CARIOSSIDE CEREALI CARIOSSIDE CEREALI (es. FRUMENTO )(es. FRUMENTO )
I componenti bioattivi sono presenti soprattutto nelle regioni
che vengono eliminate con la macinazione “convenzionale”
(CRUSCA E GERME)
Estrazione semola e farina
(RECUPERO MANDORLA)
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http://www.healthgrain.org
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BENEFICI “WHOLE GRAIN” SONO ASSOCIATI ALL’ASSUNZIONE CONTEMPORANEA DI TUTTE LE FRAZIONI
farina integrale ≠≠≠≠ whole grain!
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FILIERA DEL FRUMENTO DURO: nuove varietFILIERA DEL FRUMENTO DURO: nuove variet àà Tr.durumTr.durum- Selezione genetica varietà :� particolari proprietà amido
pulitura e condizionamento
ricezione e conservazione (stoccaggio) granella
macinazionepassaggi ripetuti di:• rottura• classificazione/setacciatura• rimacina
conservazione semola
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cottura casalinga
pastificazione• miscelazione ingredienti• estrusione sotto pressione• essiccazione• confezionamento• conservazione e distribuzione
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semola
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- Miglioramento caratteristiche nutrizionali e funzionali pasta
� amido resistente
High amylose starch has attached particular interest because of its correlation with the amount of ResistantStarch (RS) in food. RS plays a role similar to fibre withbeneficial effects for human health , providing protectionfrom several diseases, such as colon cancer, diabetes, osteoporosis and cardiovascular diseases.
Furthermore, pasta produced with semolina containing a higher amylose content shows good cooking resistanceand firmness, satisfying consumer preferences .
frumento duro
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FILIERA DEL FRUMENTO DURO: nuove varietFILIERA DEL FRUMENTO DURO: nuove variet àà Tr.durumTr.durum
Amylose content of SBIIa RNAi lines and untransformed cultivars (cv Svevo and cv Ofanto)
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FILIERA DEL FRUMENTO DURO: PREFILIERA DEL FRUMENTO DURO: PRE --MACINAZIONEMACINAZIONE
pulitura e condizionamento
ricezione e conservazione (stoccaggio) granella
macinazionepassaggi ripetuti di:• rottura• classificazione/setacciatura• rimacina
conservazione semola
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cottura casalinga
pastificazione• miscelazione ingredienti• estrusione sotto pressione• essiccazione• confezionamento• conservazione e distribuzione
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semola
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- Nuove modalità conservazione granella
http://www.silobag.com..au
CHARACTERISTICS OF SILO BAG
• Airtight, 3 layerpolyethylene it keeps out air and light • Size - 220 tonnecapacity• Bag life - 12 months in the open. Bags can bestored anywhere on farm as long as the ground isclean, well drained and free of sharp objects• Silo bag is filled fromheader or chaser bin at around 200 tonnes per hour• Silo bag is emptied byoutloader at up to 180 tonnes per hour
frumento duro
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FILIERA DEL FRUMENTO DURO: PREFILIERA DEL FRUMENTO DURO: PRE --MACINAZIONEMACINAZIONE
- Operazioni pre-macinazione:� eliminazione totale chicchi difettosi (volpati e fusariati)� eliminazione strati tegumentali periferici inquinat i� recupero composti bio-attivi e valorizzazione
sottoprodotti � stabilizzazione sottoprodotti
pulitura e condizionamento
ricezione e conservazione (stoccaggio) granella
macinazionepassaggi ripetuti di:• rottura• classificazione/setacciatura• rimacina
conservazione semola
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cottura casalinga
pastificazione• miscelazione ingredienti• estrusione sotto pressione• essiccazione• confezionamento• conservazione e distribuzione
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semola
pasta
- Trattamenti fisici di sanitizzazione (atmosfere controllate, temperature “estreme”; RF, MO; ecc.)
frumento duro
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Processo con PeelingProcesso tradizionale
Cassoni di riposo
B1. Rottura B1. Rottura
�Parziale eliminazione strati tegumentali periferici inquinati (azione “peeling” - sfregamento chicco contro chicco)
Macchina “DCPeeler”
OPERAZIONI PREOPERAZIONI PRE--MACINAZIONEMACINAZIONE�Completa eliminazione chicchi difettosi (volpati e fusariati) mediante
selezionatrice ottica
Selezionatrice ottica (Sortex)
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prima peelingprima peeling dopo peelingdopo peeling
EFFETTIasportazione 2- 3 % materiale;
riduzione n. microorganismi (~1 Log);
abbassamento micotossine (min. 50%);
eliminazione sabbia e terra (~ 90 %);
eliminazione metalli pesanti (~ 90 %);
maggior resa (2-3 %)
maggior durata laminatoi B1;
minor fabbisogno laminatoi rigati;
minor fabbisogno semolatrici.
AZIONE:abrasione chicco contro chicco
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CEREALI A CARIOSSIDE NUDACEREALI A CARIOSSIDE NUDACEREALI A CARIOSSIDE NUDA
glume e glumellesono rimosse
durante la trebbiaturawheat
storage
cleaning
conditioning
milling
FRUMENTO
operazione di abrasione che procede dall’esterno del chicco versol’interno , normalmente impiegata nel caso di cereali vestiti
RISOglume e glumelle
(lolla)
fortemente adese al chicco
DECORTICAZIONEDECORTICAZIONEDECORTICAZIONE
CEREALI A CARIOSSIDE VESTITACEREALI A CARIOSSIDE VESTITACEREALI A CARIOSSIDE VESTITA(riso, orzo, avena)
operazione che consente la totale rimozione della lolla a
dare un chicco integraleoperazione che consente la
parziale rimozione dei tegumenti
frumento
ricezione e stoccaggio
pulitura
condizionamento
umidificazione
DECORTICAZIONE
macinazione
DECORTICAZIONEDECORTICAZIONEDECORTICAZIONE
OPERAZIONI PREOPERAZIONI PRE--MACINAZIONE: LA DECORTICAZIONE MACINAZIONE: LA DECORTICAZIONE
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� Pagani M.A., D’Egidio M.G., De Noni I., Pellegrino L ., Cecchini C. 1999.Efficacia del trattamento di decorticazione del grano duro nella riduzione dell’attività αααα-amilasica della semola e del danno termico della pa sta secca. 4°°°° CISETA, Cernobbio (Como) 16-17 settembre
� Pagani M.A., De Noni I., Pellegrino L., D’Egidio M.G ., Cecchini C. 2000.Decorticazione del grano duro : riduzione dell’attività αααα-amilasica della semola e del danno termico della pasta secca. Tec. Molitoria, 51, 1170-1175.
� Pagani M.A., De Noni I., D’Egidio M.G., Cecchini C., 2002.
Effectiveness of debranning process of durum wheat for improving semolina quality. Proceedings of the Second International Workshop “D urum Wheat and Pasta Quality: recent achievements and ne w trends”. Rome, 19-20 November, pp 157- 161.
OPERAZIONI PREOPERAZIONI PRE--MACINAZIONE: LA DECORTICAZIONE MACINAZIONE: LA DECORTICAZIONE
� Bottega G., Caramanico R., Lucisano M., Mariotti M., Franzetti L., Pagani M.A. 2009.The debranning of common wheat (Triticum aestivum L.) with innovative abrasive rolls. Journal of Food Engineering, 94: 75-82.
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MACCHINE per DECORTICAZIONE FRUMENTO MACCHINE per DECORTICAZIONE FRUMENTO ((debranningdebranning --dehullingdehulling , , pearlingpearling ))
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OPERAZIONI PREOPERAZIONI PRE--MACINAZIONE: LA DECORTICAZIONE MACINAZIONE: LA DECORTICAZIONE
58
60
62
64
66
68
70
DL (%)
YIELD (%)
3.8% 4.5%
-1.8%
GRANO DURO VITREO
RESA SEMOLA (Grano non decorticato): 63.2%
-50
-40
-30
-20
-10
0
10
20
30
VWK SWK
ash
glutenstarch
αααα-amylase
brokenkernels
%
RIFERIMENTO (Grano non decorticato)
MODIFICAZIONI CARIOSSIDE
5% 7.5% 12%
da: Pagani et al, 2002
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L’abrasione determina l’allontanamento degli strati tegumentali senza compromettere lo strato aleuronico e la mandorla farinosa
Tempi umidificazione minori e resa maggiore
EFFETTO DECORTICAZIONE EFFETTO DECORTICAZIONE - lavorazione industriale
1,0E+01
1,0E+02
1,0E+03
1,0E+04
1,0E+05
1,0E+06
1 2 3 4
CB
T (u
fc/g
)
tradizionale decorticato atal quale
D33 D34 D35 D36
1,00E+01
1,00E+02
1,00E+03
1,00E+04
1,00E+05
1,00E+06
1 2 3
CB
T (
ufc/
g)
tradizionale decorticato btal quale
D38 D39 D40
La decorticazione permette di ottenere farine di
Miglior qualità igienica
A B
C D
0
20
40
60
80
100
hard soft
rese di macinazione (%)
1 passaggio3 passaggi
1 passaggio
3 passaggi
3 h 3 h
da: BOTTEGA et al., 2009; 2010
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Fig.3. DON concentration relative to % of dehulling
DECORTICAZIONE: EFFETTI SU MICOTOSSINEDECORTICAZIONE: EFFETTI SU MICOTOSSINE
50 – 60% riduzione
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Fig. 2. Determination, using phenolic acids as biochemicalmarkers, of the grain tissues proportions (aleurone, pericarp, endosperm), as a function of total milling extraction rate.
Journal Cereal Science 46, (2007) 327 - 347
DECORTICAZIONE & DECORTICAZIONE & FRAZIONAMENTOFRAZIONAMENTO
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QUANTIFICAZIONE BIOQUANTIFICAZIONE BIO --MARKERS NEL CHICCOMARKERS NEL CHICCO
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DECORTICAZIONE: RECUPERO BIODECORTICAZIONE: RECUPERO BIO --COMPONENTICOMPONENTI
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FILIERA FRUMENTO: FRAZIONI FILIERA FRUMENTO: FRAZIONI ““ FUNZIONALIFUNZIONALI ””
LEURON™The natural health ingredient.
PROCESS / TECHNOLOGYPROCESS / TECHNOLOGY
The Buhler process breakthrough enablesrecovery of the valuable aleurone cells from wheatbran to yield a light coloured, free-flowing powder. This innovative process, specifically the electrostatic separation of the aleurone cells fromthe outer layers of the bran, leads to a high puritywheat aleurone ingredient.
www.buhlergroup.com/global/en/leuron.htm
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FILIERA FRUMENTO : SEPARAZIONE FRAZIONI FILIERA FRUMENTO : SEPARAZIONE FRAZIONI ““FUNZIONALIFUNZIONALI””
TURBO-SEPARATOREContenuto proteico delle frazioni
separate mediante turboventilazioneda frumenti vestiti
scarto F2 T
scarto F1 T
frazione F2 T
frazione F1 T – II°°°°passaggio
frazione F1 T
ProtProt .: 8.8 %.: 8.8 %
ProtProt .: 9.0 %.: 9.0 %
ProtProt .: 8.8 %.: 8.8 % ProtProt .: 20.1 %.: 20.1 %
ProtProt .: 18.2%.: 18.2%
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FILIERA FRUMENTO DURO: ARRICCHIMENTO PASTAFILIERA FRUMENTO DURO: ARRICCHIMENTO PASTA
- Miglioramento caratteristiche nutrizionali e funzionali pasta
� Arricchimento con frazioni ricche di composti bio-attivi
� miglior qualità per prodotti gluten-free
pulitura e condizionamento
ricezione e conservazione (stoccaggio) granella
macinazionepassaggi ripetuti di:• rottura• classificazione/setacciatura• rimacina
conservazione semola
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cottura casalinga
pastificazione• miscelazione ingredienti• estrusione sotto pressione• essiccazione• confezionamento• conservazione e distribuzione
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semola
pasta
M.G. D’Egidio, M.A. Pagani, M.C. Casiraghi, E. Canzi, C. Cecchini.Fructan in durum wheat: an opportunity forfunctional foods.C&E Spring Meeting, Montpellier 2007
E. Marconi, M. Graziano, R. CubaddaComposition and utilization of barleypearling by-products for making functionalpastas rich in dietary fiber and b-glucans . . Cereal Chem. 2000, 77: 133-139
frumento duro
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CARATTERISTICHE FUNZIONALI PASTACARATTERISTICHE FUNZIONALI PASTA
Immunoblotting
days after-anthesiskDa 9 15 21 28
SDS-page
Duiliocultivar
94
48
29
20
days after-anthesis
65
9 15 21 28
da: D’Egidio et al., 2007
da: Marconi, 2000 e 2007+ sfarinato orzo + inulina
6.93.013.0100% semola integrale
4.05.211.870 % semola30 % IWG
1.73.111.1100% semola
Fibra ins%
FOS %
Proteine %PASTA
67 6453 58
100
0
20
40
60
80
100
120
glucose 100%semolina
30% IWG dieteticpasta
wholemeal
GLYCAEMIC INDEX
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CONVENTIONAL EXTRUSIONCONVENTIONAL EXTRUSION(PROCESS A)(PROCESS A)
Macaroni-shaped pasta
WATERWATER WATERWATER
PROCESSO PASTIFICAZIONE GLUTENPROCESSO PASTIFICAZIONE GLUTEN --FREEFREE
WaterWater
MIXINGMIXING
DRYING50 °C/14 hDRYING
50 °C/14 h
EXTRUSION(T=50-55°°°° C)EXTRUSION(T=50-55°°°° C)
Pasta APasta A
Pre- gelatinizedflour
Pre- gelatinizedflour
DRYING50 °C/14 hDRYING
50 °C/14 h
Pasta BPasta B
EXTRUSION(T=50-55°°°° C)EXTRUSION(T=50-55°°°° C)
EXTRUSIONEXTRUSION--COOKINGCOOKING(PROCESS B)(PROCESS B)
HEAT TREATMENTSTEAM TREATMENT (T=120°°°° C)
HEAT TREATMENTSTEAM TREATMENT (T=120°°°° C)
MIXINGMIXING
WaterWaterUntreatedflour
Untreatedflour
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quinoa
avena
Agente “strutturante” ha effetto positivo solo su farina di quinoama è indipendente da quantità
utilizzata
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Comportamento in cottura: struttura amido ha ruolo-chiave
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LA DOPPIA PIRAMIDELA DOPPIA PIRAMIDE
Doppia Piramide: alimentazione sana per le persone,Doppia Piramide: alimentazione sana per le persone,sostenibile per il pianetasostenibile per il pianeta
L’adozione della Dieta Mediterranea è percepita come coerenza con i piùattuali trend socio-culturali, quali l’attenzione a l benessere fisico; la lotta all’obesità; la valorizzazione dei prodotti tipici; la ricerca dei prodotti naturali e genuini e l’attenzione alla tutela ambientale.
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LA PIRAMIDE AMBIENTALELA PIRAMIDE AMBIENTALE
Water footprintlitri di acqua per kg o litro di alimento
Ecological Footprintm2 globali per kg o litro di alimento
Carbon Footprintg CO2 eq per kg o litro di alimento
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CONCLUSIONICONCLUSIONI
�� Le principali innovazioni nella filiera della pasta Le principali innovazioni nella filiera della pasta riguardano principalmente le fasi a monte del processo di riguardano principalmente le fasi a monte del processo di pastificazione ma alcune sfide sono ancora apertepastificazione ma alcune sfide sono ancora aperte
�� Attento controllo delle fasi di conservazione e Attento controllo delle fasi di conservazione e prepre --macinazionemacinazione per garantire la massima sicurezzaper garantire la massima sicurezza
�� Valorizzazione (sotto)prodotti, vista la loro ricchezz a in Valorizzazione (sotto)prodotti, vista la loro ricchezz a in biobio --componenticomponenti per uso per uso alimentarealimentare …………. ma non solo . ma non solo
�� La competitivitLa competitivit àà futura della filiera non può futura della filiera non può prescindere dalla sua sostenibilitprescindere dalla sua sostenibilit àà
GRAZIE PER LA VOSTRA GRAZIE PER LA VOSTRA ATTENZIONE !ATTENZIONE !
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