OR3: Tecniche di Sanificazione, applicate con impianto pilota, per ridurre il contenuto di funghi e micotossine ed altri microrganismi contaminanti indesiderati

Uno dei problemi più sentiti nel comparto agroalimentare e nello specifico nei cereali, è quello della presenza di microorganismi indesiderati, in particolare funghi e loro prodotti, come le micotossine. Un problema che può aumentare o diminuire essendo legato all’andamento climatico, che ne determina una particolare variabilità. La fluttuazione può anche essere dovuta anche  alle tecniche di conservazione, che in alcuni casi per l’elevata umidità può determinare un aumento di micotossine correlate all’aumento dei produttori (funghi). Purtroppo, questi microrganismi (problema mondiale) determinano nell’uomo e negli animali danni patologici così gravi che possono portare in alcuni casi a fenomeni permanenti o addirittura, in alcuni casi, alla morte. La possibilità di contrarre queste molecole, è sempre legata all’alimentazione sia diretta come prodotti trasformati (pasta, pane, biscotti, e altri trasformati) e sia indiretta come carne, latte e prodotti trasformati del latte (Formaggi stagionati, freschi, sottilette, formaggini, mozzarelle ecc.), provenienti questi ultimi da animali alimentati con mangimi, a base di cereali contaminati, infetti da funghi e/o  micotossine. La presenza di micotossine nelle farine e nei prodotti trasformati interessa tutta la filiera, purtroppo, a partire dal campo fino alla tavola (farm to fork). Le micotossine, nei cereali e nei prodotti trasformati, costituiscono un problema sempre più emergente, vista la tossicità, come anticipato,  nei confronti dell’uomo e negli animali. A tal proposito l’Unione europea, vista l’incidenza della problematica, ha predisposto norme specifiche in materia. Così, con il regolamento Ce n. 1881/2006, poi modificato dal n. 1126/2007, sono stati definiti i tenori massimi di alcune micotossine nei prodotti alimentari. Per uniformare la regolamentazione tra gli stati membri e per evitare il rischio della concorrenza e per salvaguardare la salute della popolazione. Nella definizione dei limiti massimi è stato tenuto conto sia dei rischi associati al consumo degli alimenti, sia dei risultati che si possono raggiungere con l’applicazione delle buone pratiche agricole. Stabiliti i limiti di alcune micotossine presenti nei prodotti alimentari, l’UE ha individuato, con la Raccomandazione n. 583 del 17 agosto 2006, i principi relativi alla prevenzione ed alla riduzione della contaminazione da Fusarium-tossine dei cereali. I cereali, infatti, possono rappresentare il substrato per lo sviluppo di vari funghi capaci di sintetizzare nei tessuti vegetali le micotossine. Alcuni di questi funghi (Fusarium spp.) attaccano le piante durante la fase di campo, altri si insediano durante la fase dello stoccaggio. I funghi che causano la malattia nota come fusariosi della spiga (Fusarium spp.) sono più frequenti nelle cariossidi in campo e possono produrre diverse micotossine quali deossinvalenolo (DON), zearalenone (ZEA) e nivalenolo (NIV). Durante lo stoccaggio della granella si determina, invece, una sostituzione della flora fungina tipica del campo con una più adatta alle specifiche condizioni, come quella composta dai generi Penicillium ed Aspergillus. Questi funghi sono molto comuni nell’ambiente ed ampiamente diffusi; poiché sopportano livelli di umidità anche di poco superiori a quelli ottimali di conservazione. La granella, anche se non perfettamente conservata, già ad un tasso di umidità di circa il 16 % può essere colonizzata senza che si manifestino sintomi esterni. Le specie di maggiore interesse sono A. ochraceus e P. verrucosum in quanto produttrici di ocratossina A (OTA). Possibili strategie di difesa da mettere in atto devono essere applicate lungo tutta la filiera a partire dalle tecniche colturali. Infatti, anche le lavorazioni del terreno, tramite l’interramento dei residui colturali infetti della coltura precedente, possono contribuire a ridurre il rischio di contaminazione da funghi. Le sistemazioni del terreno preparatorie alla semina devono essere curate per favorire lo sgrondo delle acque in eccesso, in modo da creare un ambiente meno favorevole allo sviluppo di funghi. Anche la genetica è importante, infatti, troviamo varietà che presentano un differente livello di suscettibilità nei confronti di funghi micotossigeni. Nella scelta delle varietà da seminare è quindi necessario considerare, oltre che gli aspetti prettamente produttivi e qualitativi della granella, anche la suscettibilità a questi microrganismi. Anche il periodo di semina, se anticipato, può aumentare l’incidenza di infezioni fungine. Anche una gestione equilibrata della fertilizzazione è importante per evitare stress nutrizionali alle piante (carenze ed eccessi), che possono renderle maggiormente predisposte alle infezioni. La concia chimica o tecniche alternative, altresì, consentono di ridurre la presenza dei patogeni eventualmente trasmessi attraverso il seme. È opportuno che la raccolta sia effettuata al giusto grado di maturazione delle cariossidi, quando l’umidità delle stesse è inferiore al 14%. L’operazione deve essere eseguita con mietitrebbia idonea a fornire un prodotto pulito da polveri, da cariossidi molto striminzite e rotte. Nelle partite provenienti direttamente dal campo è importante verificare l’incidenza di cariossidi colpite da fusariosi (arrossate e striminzite), che non deve superare il 3%, e la presenza di danni meccanici (rotture, fessurazioni) avvenuti durante la raccolta. Per le partite provenienti da altro stoccaggio è opportuno realizzare anche un controllo entomologico,  e verificare anche la presenza di cariossidi ammuffite, fermentate e germinate, con l’obbligo, nei casi più gravi, di eseguire la segregazione della partita. In presenza di granella con umidità superiore al 14% e/o con cariossidi fusariate (oltre il 3%) è opportuno procedere, in fase di riempimento del silo-magazzino, al trattamento di ventilazione/pulitura. I residui di pulitura e vagliatura vanno rapidamente allontanati dal luogo in cui si conserva il frumento, come prevede la normativa. Nel caso in cui non sia possibile compiere le suddette operazioni, la granella dovrà essere necessariamente segregata a parte nella successiva fase di stoccaggio. I magazzini e le attrezzature devono essere privi di residui dei precedenti immagazzinamenti; pertanto devono essere puliti accuratamente e, se necessario, tra È necessario evitare di stoccare le granaglie in magazzini sprovvisti di pavimentazione, per la difficoltà di ottenere una buona pulizia e disinfestazione da insetti e roditori. La massa in conservazione deve essere sottoposta a controlli periodici della temperatura, dell’umidità e della presenza di ammuffimenti, insetti e roditori; parallelamente si dovrà procedere al monitoraggio delle micotossine. Durante lo stoccaggio è fondamentale assicurare condizioni ottimali e omogenee di conservazione del prodotto. Per questo motivo si raccomanda il ricorso alla ventilazione forzata, alla movimentazione della massa ed alla refrigerazione tempestiva nel caso in cui la massa presenti temperature superiori a 28°C, per portarle a 20-25°C. Inoltre, ai primi freddi è buona norma procedere alla refrigerazione conservativa per portare la massa a temperature prossime a 14 °C. Atteso inoltre, che entro il 2013 la Commissione Europea presenterà specifici criteri scientifici per stabilire, prima di autorizzarne l’immissione in commercio,  se un fitofarmaco  determina effetti negativi sulla salute umana in attuazione di quanto stabilito dal reg. CE 1107/2009. I criteri generali sono attualmente in fase di elaborazione presso la Direzione Generale Ambiente e dovrebbero essere pubblicati a maggio 2013. Basandosi su tali criteri la Dg Sanco (Direzione Generale per la tutela della Salute dei consumatori) dovrà sviluppare  ed adottare entro il mese di dicembre 2013, ulteriori criteri di valutazione ancora più mirati. L’ultima versione dei criteri per la valutazione dell’impatto di una sostanza attiva, stabiliti dalla DG Ambiente si ridurrà drasticamente per cui anche la disponibilità di fitofarmaci in Europa. In particolare, i criteri particolarmente restrittivi proposti  dalla Dg Ambiente incideranno soprattutto sul settore dei cereali causando, senza una opportuno rimodellamento del sistema filiera cerealicola, una perdita di miliardi di euro. Il rischio reale, è che l’aumento delle malattie fungine avrà un impatto negativo in quanto l’Europa rischia di veder diminuite le proprie esportazioni di grano e di registrare un netto aumento delle importazioni. Inoltre oltre a danneggiare le imprese agricole, comporterà un aumento dei prezzi del pane e della pasta ed anche riduzione negli standard di qualità creando ripercussioni notevoli nell’agroalimentare italiano. Per cui, preso atto di queste prescrizioni in corso di applicazione, bisogna trovare metodi alternativi inseriti nella filiera cerealicola che tenga conto di altri elementi per poter fronteggiare sia i patogeni sia i loro derivati. Il modello da sviluppare in questo progetto, e nello specifico nellOR3, terrà conto di un impianto pilota, in grado sia di sanificare la granella da seme sia quella da utilizzare come materia prima per produrre farine e suoi derivati. Questo impianto pilota, opportunamente studiato e progettato, potrà utilizzare tecniche di sanificazione di ultima generazione, come quella dell’ozono. In premessa si può affermare che nel settore agroalimentare ci sono diverse tecniche che consento di sanificare attivamente una matrice sia esso seme o materia prima trasformabile (cloro, clorito di sodio acidificato, acido perossiacetico,  raggi IR, raggi UV,  trattamento convenzionale con riscaldamento ad aria calda, ecc.), però l’ozono, a differenza di altre ha una serie di peculiarità in grado di consentire prestazioni vantaggiose a seconda del passaggio in filiera. L’ozono (simbolo O3) è un gas dal caratteristico odore agliaceo (lo stesso che accompagna talvolta la pioggia, dovuto proprio all’ozono liberato dalle nubi), le cui molecole sono formate da tre atomi di ossigeno. La sua struttura chimica è un ibrido di risonanza tre formule limite possibili, il che ne fa una molecola estremamente reattiva. A causa del suo tempo di dimezzamento relativamente breve, l’ozono deve essere prodotto sul posto da uno strumento che prende il nome di  generatore di ozono. I principali metodi di produzione di ozono sono luce-UV, scarica corona e plasma. La produzione di ozono per effetto corona è più comune al giorno d’oggi e presenta maggiori vantaggi, una maggiore sostenibilità  dell’unità, produzione di ozono più elevata e maggiore convenienza nei costi. Nel generatore di ozono è presente l’elemento responsabile dell’effetto corona, che fornisce un carico capacitivo. Qui l’ozono è prodotto dall’ossigeno come risultato diretto della scarica elettrica. Questa scarica elettrica rompe la molecola di ossigeno e forma due radicali ossigeno, che si possono combinare con le molecole di ossigeno per formare l’ozono. L’ozono è, quindi,  prodotto da ossigeno, può essere prodotto da aria ambiente (21% di ossigeno) o da ossigeno puro (per esempio 95%). L’ossigeno puro può essere prodotto da aria ambiente da un generatore di ossigeno. La concentrazione di ozono che un generatore di ozono trasporta dipende dal tenore di ossigeno. Le applicazioni dell’ozono si basano, sulle grandi capacità disinfettanti e chiarificanti che questo gas dimostra di avere. L’ozono, grazie al suo grande potere ossidante, è in grado di rompere i grossi componenti macromolecolari che sono alla base dell’integrità vitale di cellule batteriche, funghi, protozoi e virus. L’Ozono può essere utilizzato come un sicuro ed efficace agente per garantire la migliore qualità dell’aria, condizione essenziale soprattutto per preservare gli ambienti sterili, utile in molte applicazioni e processi industriali, agro industriali e civili. Ha caratteristiche ISO 14000, perché, non inquina anzi migliora le prestazioni ed i consumi. Se comparato ad altri disinfettanti minori concentrazioni di Ozono e tempi di esposizione più brevi, sono sufficienti a ridurre la popolazione microbica. L’impiego dell’Ozono garantisce la depurazione e la sterilizzazione assoluta da tutti gli inquinanti (polveri, gas, virus in particolare il morbo del legionario, batteri, muffe, spore) presenti nell’aria. L’Ozono è anche più efficace di altri disinfettanti contro organismi resistenti quali le amebe, le cisti. L ‘esposizione all’ozono gassoso durante la preparazione o lo stoccaggio prolunga la durata (vita utile o shelf life) di frutta e verdura e ne preserva anche gli attributi sensoriali. Il filtro di abbattimento delle polveri è oltremodo sterilizzato dall’azione dell’Ozono. L’Ozono è convertito alla fine del processo, in ossigeno mediante opportuni catalizzatori, portando ad un arricchimento di ossigeno nell’aria trattata. Per ottenere i migliori risultati, Il ciclo di trattamento aria si sviluppa in passaggi successivi, ognuno condotto in una camera specifica: 1. produzione dell’ozono nel generatore, in quantità prefissata per il trattamento; 2. miscelazione dell’ozono con l’aria di circolazione; 3. impiego di filtri elettrostatici per l’abbattimento di corpuscoli sino a 0,01 micron; 4. impiego di filtri assoluti o a tasche; 5. rimozione degli odori e delle sostanze volatili mediante cartucce a carboni attivi; 6. scissione catalizzata dell’ozono residuo in ossigeno. Riguardo la conservazione, una buona tecnologia deve mantenere inalterati i caratteri organolettici ed impedire la crescita di microrganismi che sono spesso motivo di gravi casi di tossinfezioni alimentari. Negli ultimi anni la ricerca si è indirizzata verso tecnologie post-raccolta mirate a controllare l’atmosfera di conservazione evitando l’impiego di conservanti chimici. A tal uso sono state preferite tecniche che prevedono, dopo un rapido abbassamento della temperatura del prodotto subito dopo la raccolta, l’uso di gas inerti al fine di eliminare processi di decomposizione. L’impiego dell’ozono nella conservazione sta assumendo sempre maggiore importanza offrendo molti vantaggi per produttori, per distributori e per i consumatori dal momento che, come gas esercita la sua azione senza lasciare alcuna traccia di residuo ed è molto attivo contro funghi e batteri. Per cui, anche nella conservazione della granella dei cereali come il grano duro, e suoi trasformati oggetto del progetto GRA.DU.CO.M. In letteratura, si riporta, che anche se utilizzato a bassissime concentrazioni, è efficace ed assicura l’eliminazione completa di microrganismi negli alimenti e nei materiali di stoccaggio. Per queste ragioni, il suo intervento risulta particolarmente utile in agricoltura biologica, ove in mancanza di agenti chimici di sintesi, si potrebbe verificare una proliferazione batterica piuttosto elevata, invece, utilizzando ozono si ovvia quasi completamente a tale inconveniente. Altro vantaggio è l’ossidazione dell’etilene. Eliminando inoltre gli odori sgradevoli esalta notevolmente il profumo proprio degli alimenti. Grazie alle sue peculiarità l’Ozono in aria consente di ridurre o evitare la formazione di muffe, spore, virus e batteri. La specificità ed efficacia dell’azione dell’Ozono nei confronti di questi microrganismi garantisce la loro distruzione e/o  inattivazione anche nei punti dei locali e/o dell’impianto che sono difficilmente raggiungibili con i sistemi di decontaminazione tradizionali, senza lasciare peraltro alcun deposito residuo sulle superfici e negli ambienti. Il tutto in alternativa ai classici metodi e all’utilizzo di sostanze chimiche particolarmente aggressive e dannose per l’ambiente. La disinfezione rappresenta una parte importante della tecnologia nell’industria alimentare, come quella cerealicola. Studi in questo campo hanno valutato i diversi sistemi di disinfezione dell’aria e dell’acqua. Si è dimostrato che l’Ozono è efficace e ripetibile nei suoi effetti sul controllo dei microrganismi. Ogni anno vengono spesi milioni di euro per conservare prodotti agroalimentari, senza considerare le ingenti perdite economiche causate  da merce deperita e mal conservata. Fino a ieri l’unica soluzione per mantenere la freschezza, preservandola dall’attacco di batteri e funghi era l’impiego di potenti agenti chimici, soluzione spesso inapplicabile viste le stringenti normative e l’accresciuta consapevolezza dei consumatori della nocività dei prodotti chimici impiegati. Oggi la soluzione innovativa, sicura, naturale ed economica per la conservazione dei prodotti agroalimentari fra cui i cereali è l’ozono utile per il trattamento e la sanificazione dell’aria e dell’acqua che impiega il grande potere ossidante di questo gas, in grado di rompere i grandi componenti molecolari che sono alla base dell’integrità vitale di batteri, funghi, protozoi e virus. Ai dosaggi e agli intervalli stabiliti, l’ozono è assolutamente innocuo per la salute degli esseri viventi e per l’integrità dei prodotti trattati. Inoltre è possibile produrre l’acqua ozonizzata,  molto utile nelle industrie alimentari dove l’acqua viene utilizzata come ingrediente, oppure  per il lavaggio e la disinfezione conservativa di materie prime, per le operazioni di pulizia e disinfezione di impianti, recipienti ed ambienti. L’acqua ozonizzata può essere impiegata per sterilizzare l’interno di contenitori, impianti superfici, ecc.; i vantaggi legati all’impiego  dell’ozono nella disinfezione possono così riassumersi: Perfetta disinfezione anche nei punti più inaccessibili. Costi insignificanti per ogni ciclo di sterilizzazione. Nessun prodotto chimico impiegato (per produrre ozono serve solo aria ed elettricità). Tempi brevissimi. Nessun residuo. L’ozono, ricavato dall’ossigeno dell’aria, finito il suo ciclo si trasforma nuovamente in ossigeno senza lasciare tracce; diversamente da altri prodotti che possono portare a derivati tossici o dannosi. L’ozono può essere immesso, ad intervalli  regolari, nel sistema di condizionamento del microclima dei silos. Le vigenti disposizioni sulla sicurezza sul lavoro (D.lgs. 626/94) e sull’igiene (155/97 H.A.C.C.P.) impongono un ambiente di lavoro sano e sicuro. I generatori di ozono possono essere impiegati per la disinfezione, deodorazione e disinfestazione degli ambienti di lavoro, da eseguirsi durante le ore notturne o di assenza del personale. Utilizzo conforme al protocollo 2482 del 31/07/96 del Ministero della Salute. Fra gli ossidanti, l’ozono è il più attivo, dopo il fluoro, nei confronti di tutti i microrganismi, spore e virus compresi.

Quindi l’impianto pilota proposto, provvisto di generatore di ozono e di un sistema, (pompe) per effettuare il “vuoto”, costituisce un sistema innovativo sia nella sua progettazione sia nell’applicazione nella filiera cerealicola del grano duro. L’impianto, produrrà materiale sanificato esente da microorganismi indesiderati, senza ricorrere ad agenti chimici di sintesi, a partire dalla granella da seme, fino alle farine e loro trasformati come i prodotti da forno. La qualità degli alimenti derivati da questi cereali per il loro livello qualitativo, potranno essere utilizzati anche all’alimentazioni dei bambini (Baby food) e di anziani e disabili particolarmente sensibili a molecole indesiderate come le micotossine.

La legislazione vigente sull’utilizzo dell’ozono: ITALIA protocollo n°24482 luglio 2006 il Ministero della sanità ha riconosciuto l’ozono come PRESIDIO NATURALE PER LA STERILIZZAZIONE DI AMBIENTI; Decreto 6 aprile 2004, n. 174; DIRETTIVA 2003/40/CE DELLA COMMISSIONE del 16 maggio 2003; Direttiva 92/72/CEE del Consiglio, del 21 settembre 1992, sull’inquinamento dell’aria provocato dell’ozono. Comunità Europea: Direttiva 92/72/CE del 21 settembre 1992, sulla contaminazione da OZONO; Direttiva Europea 2003/40/CE; Direttiva 155/97 H.A.C.C.P. F.D.A (Stati Uniti America) 26 Giugno 2001 (Volume 66, Numero 123) ammette l’utilizzo dell’ozono sia in fase aeriforme che miscelato in acqua come AGENTE ANTI-MICROBICO nei processi produttivi dell’industria Agro-Alimentare.

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