Abbiamo analizzato, nel precedente articolo del nostro blog, l’importanza degli alimenti fermentati per la nostra salute. In particolare, ci siamo soffermati sui vantaggi che apportano al microbiota intestinale e all’apparato digerente; abbiamo visto, inoltre, come rafforzano il sistema immunitario e favoriscono il funzionamento dell’apparato cardiocircolatorio.
In questo caso studio vogliamo approfondire l’argomento mostrando l’iter dietro la formulazione di nuovi alimenti funzionali ottenuti mediante fermentazione.
Situazione di partenza e obiettivo finale
È sempre maggiore l’interesse dei consumatori verso una alimentazione sana ed alimenti che garantiscono benessere e riduzione del rischio di malattie. A questa aumentata domanda del consumatore corrisponde una spinta delle aziende ad interessarsi alla formulazione di sempre nuovi alimenti funzionali.
Ma cosa c’è dietro tutto questo?
Un iter molto lungo, spesso non praticabile dalla sola azienda che chiede, quindi, supporto a professionisti del settore… a noi!
Contando sulla nostra multidisciplinarietà, fatta di competenze in ambito biologico e nutrizionale, ma anche e soprattutto ingegneristico, ci siamo prefissati un obiettivo ambizioso:
sviluppare l’intero processo fermentativo in scala laboratorio, studiarlo e ottimizzarlo per poi seguirne lo scale-up a scala pilota.
Strategie adottate
Raggiungere il fine dei nostri studi era fondamentale, non volevamo tradire le nostre stesse aspettative. Dopo attente analisi iniziali, per consentire la valutazione del progetto e la sua fattibilità, abbiamo creato un impianto in scala laboratorio di tipo batch e con una capienza di un litro. L’obiettivo era poter fermentare in condizioni di assoluta sterilità.
L’impianto è stato testato su matrici alimentari di diversa natura, sia di origine animale che vegetale, e viscosità, sperimentando sospensioni a diversa percentuale di solido.
Il processo è stato esaminato costantemente sotto i seguenti punti di vista:
- Microbiologico per verificare, mediante la semina su piastra, sia la crescita del microrganismo di interesse che di eventuali contaminazioni;
- Chimico per monitorare, mediante HPLC, la produzione di metaboliti di interesse come ad esempio l’acidolattico;
- Fisico per studiare le variazioni di viscosità durante il processo;
I principali problemi riscontrati hanno riguardato alcune contaminazioni derivanti dalla non perfetta tenuta dell’impianto, che non garantiva la piena asetticità del processo. La criticità è stata risolta prontamente migliorando l’isolamento del reattore dall’ambiente esterno.
Il processo fermentativo è stato ottimizzato per parametri quali temperatura, pH e substrato carbonioso. È stato eseguito lo scale-up a scala pilota e l’impianto testato mediante nuove prove di fermentazione al fine di verificare che fossero rispettati i fattori di scala.
Risultati ottenuti
La progettazione ed ottimizzazione di questo nuovo fermento in scala laboratorio ha garantito:
- Adeguata miscelazione;
- Monitoraggio della temperatura e del pH;
- Adeguato controllo della temperatura e del pH;
- Progettazione e messa a punto di un fermentatore a scala pilota da 200 L (supporto);
- Ottimizzazione del processo fermentativo per ottenere alta concentrazione microbica e produzione di metaboliti di interesse;
- Efficiente scale-up a scala pilota, con fattori di scala rispettati.
Conclusioni
Questa esperienza è stata una delle prime in cui abbiamo collaborato attivamente con un’altra azienda. Possiamo considerarla nel complesso un’esperienza positiva e formativa che ha consentito di interfacciarsi con nuove realtà e che ha posto le basi alla multidisciplinarietà che ci caratterizza.
