Nowy teksturotwórczy dodatek do żywności na bazie odpadowych surowców przemysłu owocowo-warzywnego

Numer Projektu: 23/109/L-2/10

W latach 2011-2014 w Zakładzie mikrostruktury i Mechaniki Biomateriałów jest realizowany projekt pt. "Nowy teksturotwórczy dodatek do żywności na bazie odpadowych surowców przemysłu owocowo-warzywnego"

Projekt uzyskał finansowanie Narodowego Cenrtum Badań i Rozwoju w ramach programu LIDER II w wysokości 1 mln zł.

Zespół badawczy

Kierownik projektu

Dr inż. Justyna Cybulska, adiunkt w Zakładzie Mikrostruktury i Mechaniki Biomateriałów

Wykonawcy

prof. nadzw. dr hab. Artur Zdunek

dr inż. Mateusz Stasiak

dr Monika Szymańska-Chargot

dr Andrzej Kurenda

mgr inż. Piotr Pieczywek

Personel wspomagający

mgr inż. Joanna Mierczyńska

mgr Kinga Kucharuk-Dyś

mgr Ewelina Kędracka

Celem projektu jest opracowanie dodatku do żywności na bazie polisacharydów ścian komórkowych o właściwościach stabilizujących teksturę artykułów spożywczych. Surowcem do wyprodukowania preparatu będą wytłoki owoców i warzyw stanowiące odpad w zakładach przetwórczych. Uzyskany materiał będzie wzbogacony o deficytowe składniki diety. Wykonana zostanie kompleksowa charakterystyka nowego materiału oraz ocena jego przydatności technologicznej. Główny efekt projektu - dodatek teksturotwórczy, będzie przydatny dla zakładów przetwórstwa spożywczego. Korzystne dla zdrowia właściwości produktu będą mogły znaleźć zastosowanie w projektowaniu żywności dietetycznej. Powstanie nowa możliwość zagospodarowania odpadów przetwórstwa owocowo-warzywnego .

Zadanie 1. Analiza rynku teksturotwórczych dodatków do żywności w Polsce oraz metod zagospodarowania odpadów przemysłu owocowo-warzywnego.

Zadanie 2. Opracowanie metody produkcji matrycy o właściwościach teksturotwórczych.

Zadanie 3. Charakterystyka biochemicznych, mikrobiologicznych, fizycznych i technologicznych właściwości surowca i matrycy podstawowej.

Zadanie 4. Określenie zdolności do wiązania innych substancji o charakterze prozdrowotnym przez matrycę polisacharydową.

Zadanie 5. Analiza przydatności technologicznej nowego preparatu teksturotwórczego do stabilizacji tekstury artykułów spożywczych.

Zadanie 6. Analiza marketingowa potencjalnych możliwości wykorzystania produktu w praktyce przemysłowej oraz działania promocyjne i upowszechnienie wyników.

Rezultaty

Zadanie 1

We współpracy z zespołem z Katerdry Izynierii Żywności i Organizacji Produkcji SGGW kierowanym przez dr inż. Iwonę Sitkiewicz przeprowadzono analizę rynku teksturotwórczych dodatków do żywności w Polsce oraz metod zagospodarowania odpadów przemysłu owocowo-warzywnego.

Streszczenie analizy

Autorzy: Sitkiewicz Iwona, Justyna Cybulska, Galus Sabina, Janiszewska Emilia, Łaba Sylwia, Nowacka Małgorzata

Teksturotwórcze dodatki do żywności najczęściej dzieli się na substancje zagęszczające, stabilizujące i żelujące, emulgatory i substancje współdziałające w tworzeniu i/lub utrzymaniu określonych struktur. W Polsce produkowane są jedynie pektyny oraz skrobia ziemniaczana i pszenna. Pozostałe teksturotwórcze dodatki wykorzystywane do produkcji żywności pochodzą z importu. W Polsce istnieje tylko jedna firma produkująca wysoko i nisko estryfikowane pektyny jabłkowe, cytrusowo-jabłkowe cytrusowe w ilości ok. 600 ton. Udział spółki w globalnym rynku pektyn wynosi około 2,5%. Skrobia ziemniaczana produkowana jest w 13 zakładach przemysłu ziemniaczanego, natomiast skrobia pszenna w jednym zakładzie. Zużycie skrobi ziemniaczanej w Polsce znacznie ustępuje wykorzystaniu skrobi w krajach Europy Zachodniej, pomimo tego, że Polska jest jednym z największych producentów skrobi ziemniaczanej w Europie.

Dodatki teksturotwórcze są wykorzystywane praktycznie w każdej branży przemysłu spożywczego. Najczęściej stosowanymi dodatkami są hydrokoloidy, do których należą: guma guar, mączka chleba świętojańskiego, agar, alginiany, karageniany, guma arabska, guma karaya, guma ksantanowa, guma gellan. Celuloza jest stosowana najczęściej w postaci karboksymetylocelulozy jako zagęstnik i stabilizator, m.in. sosów, dresingów, koncentratów zup, deserów owocowych, soków mętnych, lodów, jogurtów smakowych. Celuloza i jej pochodne stosowane są jako wypełniacz w produktach niskokalorycznych jak dressingi, lody, pasty. Pektyny są stosowane do produkcji dżemów, nadzień cukierniczych owocowych, wsadów owocowych do jogurtów, serków śmietankowych, serów typu "cottage" i serów topionych. Stosowane są również do produkcji koncentratów spożywczych, odżywek bezglutenowych. Ponadto wykorzystuje się je do nadawania pełni smaku napojom owocowym oraz jako stabilizator białka w kwaśnych napojach mlecznych, do produkcji żywności dietetycznej i odżywek niskoenergetycznych. Skrobia, głównie modyfikowana stosowana jest do wyrobów mięsnych, karmy dla zwierząt, ochrony pieczywa przed wysuszeniem, zagęszczanie sosów.

W Polsce istnieje 90 przedsiębiorstw , których działalność generuje odpady produkcyjne, w tym wytłoki owocowo-warzywne. Do najliczniejszych i najważniejszych odpadów przemysłu owocowo-warzywnego należą wytłoki, młóto, grochowiny oraz odpady z przerobu marchwi, kapusty, kukurydzy, buraków ćwikłowych. Wytłoki są pozostałością po mechanicznym wytłoczeniu soku surowego przy użyciu różnego rodzaju pras w trakcie produkcji soków, win, napojów oraz koncentratów. W zależności od surowca i stosowanej technologii wytłoki stanowią od 15 do 25% owoców przetwarzanych na koncentrat. Zdecydowaną większość wytłoków stanowią wytłoki owocowe - około 198 tys. ton w 2010 r., natomiast wytłoki warzywne, głównie wysłodki buraczane są produkowane w ilości około 15 tys. ton. Niewykorzystane odpady organiczne mogą stanowić groźbę zakażeń mikrobiologicznych na terenie zakładu i w jego otoczeniu, tym bardziej, że ok. 12% wytłoków kierowanych jest na wysypiska ze szkodą dla środowiska i gospodarki. Zgodnie z obwieszczeniem Ministra Środowiska z dnia 26 września 2011 roku w sprawie wysokości stawek opłat za korzystanie ze środowiska na rok 2012 jednostkowa stawka opłaty za umieszczenie wytłoków z przetwórstwa produktów roślinnych wynosi 11,61 zł/t. Często wytłoki kierowane na wysypiska nie są zabezpieczane przed zepsuciem. Minimalizowanie oddziaływania odpadów na środowisko powinno dotyczyć przede wszystkim ich gospodarczego wykorzystania. Z punktu widzenia ochrony środowiska składowane na składowisku powinny być jedynie twarde pestki (ze śliwek, wiśni, moreli, czereśni, itd.)

Około 90% odpadów roślinnych jest sprzedawana i wtórnie wykorzystywana. Wytłoki stanowią znaczną część odpadów organicznych, które są sprzedawane przez przedsiębiorstwa i kupowane przez rolników w celu karmienia zwierząt. W Polsce w latach 90. zagospodarowywanych było około 50% wytłoków jabłkowych, zaś wytłoki owoców kolorowych praktyczne w całości były składowane na wysypiskach śmieci. W 2000 r. już 86,2 % wszystkich odpadów powstających w przemyśle rolno-spożywczym podlegało odzyskowi, 4,2% było składowane a 5,9 % magazynowane. Obecnie, w wyniku integracji Polski z Unią Europejską, nastąpił wzrost zainteresowania biomasą wytłokową jako źródłem energii cieplnej. Światowa Komisja Rady Energetycznej przewiduje do roku 2020 wzrost udziału energii odnawialnej do 21,3% - 29,6 %. W Polsce założono, że w roku 2020 udział energii pochodzącej z odnawialnych źródeł będzie wynosił 14%. Głównym kierunkiem zagospodarowania wytłoków jabłkowych jest ich kompostowanie i przeznaczenie na cele paszowe (postać świeżą lub kiszonka). Kompostowanie natomiast podnosi wartość nawozową odpadów organicznych, redukując przy tym ich objętość. Propaguje się bezpośrednie zastosowanie wytłoków jabłkowych i gruszkowych do nawożenia sadów (jabłoni i gruszy) po uprzednim wapnowaniu świeżych wytłoków

Zadanie 2 - w trakcie realizacji

Materiał jest analizowany pod kątem właściwości chemicznych, reologicznych i mikrobiologicznych. Do dnia 13 maja 2012r. zostanie ukończone wykonanie laboratoryjnej suszarki rozpyłowo - fluidyzacyjnej. Suszarka została zaprojektowania specjalnie dla potrzeb projektu i jest wykonywana przez firmę Eureka. Inżynieria Spożywcza, Doradztwo i Projektowanie (http://www.eurekainz.pl), która wygrała przetarg na dostawę tej aparatury. Informacje na temat przetargu są dostępne na stronach Instytutu Agrofizyki PAN (http://bip.ipan.lublin.pl/5,10,zamowienia-publiczne,dostawy)

Informacje prasowe

Ukazało się wiele informacji prasowych na temat realizowanego projektu na podstawie materiałów prasowych Polskiej Agencji Prasowej, między innymi:

• 31.05.2011, Dziennik Wschodni, artykuł pt. Po milionie złotych na badania dla uczonych z Lublina.
• Maj 2011, Forum Akademickie, artykuł pt. Liderzy za 33 miliony.
• 31.05.2011, Portal Innowacji, artykuł pt. NCBiR nagrodziło Liderów.
• 18.07.2011, Dziennik Wschodni, artykuł pt. Naukowcy z Lublina sprawią, że żywność będzie zdrowsza.
• 18.07.2011, Rynek Zdrowia, artykuł pt. Polscy uczeni opracowują zdrowszy wypełniacz żywności.
• 19.07.2011, piekarnie24, artykuł pt. Polscy uczeni opracowują zdrowszy wypełniacz żywności.

Projekt spotkał się również z zainteresowaniem ze strony telewizji. W grudniu nakręcono materiał filmowy dla TVP Info, który został wyemitowany 25.12.2011r. w programie pt. Era wynalazków.