L’obiettivo di questo progetto è stato quello di verificare l’efficacia di trattamenti con plasma freddo effettuati con un prototipo pilota di nuova concezione, per l’inattivazione di SARS-CoV-2 in alimenti non trattati termicamente (ortofrutta fresca, formaggi freschi e tartare di pesce) e sulle superfici degli imballaggi più diffusi nel settore alimentare (polipropilene: PP, polietilentereftalato: PET, polietilene: PE, cartoncino).
Dai risultati è emerso che il plasma freddo è in grado di indurre danni significativi al virus, sia in presenza del solo RNA nudo, che quando presente il capside. Questi con tempi di trattamento molto ridotti (5-10 min) e con differenze minime in termini di efficacia sui differenti materiali testati.
La qualità degli alimenti sottoposti al trattamento è stata valutata tramite la valutazione della carica microbica endogena e le principali caratteristiche qualitative, quali colore e qualità visiva (con computer vision system - CVS); texture tramite dinamometro e indici di ossidazione lipidica (sostanza reattive dell’acido tiobarbiturico, TBARS).
Il trattamento con plasma ha favorito una certa riduzione della contaminazione microbica degli alimenti, confermando quanto ampiamente riportato in letteratura.
Decontaminazione di superfici di alimenti e materiali a contatto con gli alimenti con gas plasma freddo
L’utilizzo del prototipo sviluppato ha permesso di individuare le condizioni operative più idonee per l’inattivazione di SARS-CoV-2 con gas plasma freddo sugli alimenti e gli imballaggi selezionati, in particolare in termini di tempo di trattamento (5-10 min), parametri elettrici (tensione di rete: 220V; frequenze di rete: 50Hz; tensione max: 6,2 kV; frequenza di lavoro: 23,4 kHz; corrente max: 0,54 A; potenza media assorbita: 211 W) e rapporto volume della cella/quantità di prodotti/imballaggi trattati (1:1; 1:2).
Utilizzando le condizioni operative idonee per l’inattivazione del virus, sugli alimenti confezionati non è stata evidenziata alcuna modificazione ne sulle loro caratteristiche qualitative (e.g. frutta di IV gamma; formaggi freschi; tartare di pesce), ne sulle performances dei materiali di imballaggio testati (polipropilene: PP; polietilene: PE; polietilentereftalato: PET; cartoncino).
Nelle seguenti figure sono riportati i risultati relativi alle specie reattive prodotte in funzione del tempo di trattamento, nelle due modalità di lavoro della sorgente (in regime ozono (Fig. 1) o NOx (Fig. 2)
Oltre a pianificare le attività quotidiane di produzione, è stata elaborata una roadmap di sviluppo di prodotto, riguardante la pianificazione delle principali attività dei prossimi anni, al fine di definire le strategie relative alla ‘customizzazione’ dell’offerta dei sistemi sviluppati per raggiungere specifici obiettivi di business a medio/lungo termine.
Dai risultati ottenuti è stato confermato il ruolo promettente del plasma freddo per la sanificazione da SARS-CoV-2 di alimenti e superfici a contatto con gli stessi.
L’emergenza legata alla pandemia da SARS-CoV-2 ha generato l’esigenza di un nuovo punto critico di controllo, legato alla contaminazione esterna di prodotti alimentari confezionati. Pertanto, sistemi in grado di gestire tale criticità, dal processo di produzione alla distribuzione, sono di grande interesse, come quello sviluppato e già presente sul mercato a seguito delle attività progettuali.
In particoilare, l’aspetto innovativo di questo progetto è stato quello di personalizzare questa tecnologia per il processo di sanificazione di imballaggi e materiali dell'industria alimentare per rispondere il più rapidamente possibile alla pandemia Covid-19, in particolare in contesti come mense scolastiche, ospedali, case di cura e ricoveri per anziani.
Il prototipo pilota di gas plasma freddo compreso di camera di trattamento di nuova concezione per l’inattivazione di SARS-CoV-2 può essere utilizzato:
- per alcuni tipi di alimenti non trattati termicamente, quali ad esempio ready-to-eat/fresh-like appartenenti a differenti categorie, caratterizzate da caratteristiche compositive e qualitative diverse, quali ortofrutta di IV gamma, formaggi freschi e tartare di pesce;
- su superfici di materiali di imballaggio tra quelli più diffusi nel settore alimentare (PP, PE, PET, cartoncino).
Produzione di specie reattive (O3 e NO2) durante i trattamenti con gas plasma freddo
Trattamento con gas plasma freddo di confezioni di ortofrutta di IV gamma
La valutazione della qualità degli alimenti confezionati e sottoposti a trattamento con gas plasma freddo durante la shelf-life è stata eseguita utilizzando 3 diversi materiali di confezionamento (polietilene tereftalato - PET, polipropilene-PP e PP-microforato) e 2 tipi di prodotti vegetali, mele in spicchi e basilico.
Dopo il confezionamento, i campioni sono stati trattati con plasma freddo (5 e 10 min) dopo aver posizionato due confezioni per ciclo all'interno della camera di trattamento. Le mele controllo e quelle trattate sono state conservate a 8°C, mentre il basilico a 12°C; la qualità durante la shelf-life è stata valutata a 0, 3, 6 e 9 giorni di conservazione.
Le variazioni che sono state osservate sugli alimenti sono attribuibili al normale decadimento dei tessuti biologici durante la shelf-life.
Non è stato evidenziato alcun effetto sul prodotto direttamente correlato al trattamento con plasma freddo, applicato sia per 5 che per 10 min di trattamento. Inoltre, l'applicazione del plasma freddo non ha avuto effetti sostanziali sulla modifica degli attributi di permeabilità dell'imballaggio.
In conclusione, si può affermare che i parametri di processo selezionati nelle attività precedenti per l’efficacia sull’inattivazione del virus, non hanno avuto alcun impatto negativo su qualità, sicurezza e shelf-life degli alimenti confezionati considerati.
- CIRI Agroalimentare
- Azienda ALMAPLASMA S.R.L.: exploitation partner.
Entro la fine del progetto (marzo 2021), sono state effettuati i seguenti sviluppi:
- deposito della domanda di brevettazione del sistema
- immissione sul mercato del prototipo preindustriale
- attuazione delle procedure di adattamento necessarie per futuri contesti operativi.
Entro il 2022 si prevede invece:
- l’eventuale lancio sul mercato di una nuova start-up
- la commercializzazione del sistema sul mercato italiano con un piano di scale-up nazionale.
Prototipo di gas plasma – Esempio di decontaminazione delle superficie di confezione di mele in IV gamma