Trasferimento di conoscenze tra ricerca e industria delle macchine per gelato: sviluppo e validazione di nuovi strumenti.

For the food industry, it is of primary importance to ensure quality control and approved products. Measurement of food quality parameters, including microbiological ones associated to a safety risk, is necessary to characterize the product and to avoid adulteration or contamination. A microbial population associated to the environment of production and to the ingredients of the product itself is normally present in food matrices. Dairy products, due to their composition characteristics, are well suited as an ideal growth substrate capable of promoting bacterial growth. Ice-cream is not a sterile product, albeit ice-cream machines generally perform a heat treatment cycle that reduces the load of microorganisms, in order to lay below the limits of pathogenic bacteria imposed by law. The first part of my research project was aimed to develop a biosensor system for bacterial concentration measurement in a milk-based mix for ice-cream, that exploits the impedance technique. The measurement of the impedance has been done applying to the samples a sinusoidal voltage signal. Ice-cream mix samples inoculated with increasing concentration of E.coli ATC11229, ranging from 101 to 1010 CFU/ml, have been monitored over the time to obtain a calibration curve. As a comparison value, the ice-cream mix milk-based without inoculum was used as control in the tests. The samples were analyzed in parallel by both measurement with the biosensor and by plate count enumeration, in order to compare the results. The Detect Time (DT) was calculated for each sample at the different concentration of inoculum. The ice-cream mixes not inoculated didn’t show any change in electrical parameters measured over the time. Where the inoculum was added to the ice-cream mix, change in the electrical parameters was recorded with an increase of the DT decreasing the bacterial load. The second part of my research work was aimed to develop equipment and processing methods to control the microbiological safety of ice-cream machines in a centralized laboratory. In recent years there has been a growth in the phenomenon of the relocation of ice-cream mixes production centers that prepare the product to be sent directly to the sales points. Ice-cream mixes can be produced and packaged in a production center, then stored and transported to sales points. Once the sale points are reached, the ice-cream mixes are transformed into ice-cream. In this perspective, a shelf-life study of ice-cream mixes and a packaging process has been performed, in order to develop an optimal protocol to offer to the customers for a standardized quality in a multi-location gelato retail context. Preliminary experiments evaluated the microbiological stability of the products processed and stored at +4 °C. Bacteriological analysis and pH measurements confirmed the stability of the product. In order to limit the possibility to contaminate the product, a professional bag filling machine was developed. Using the bag filling system, pH and microbiological stability for up to one month of the ice-cream mix was confirmed. Sensory analysis was performed to evaluate the quality of the product during one month of shelf-life al +4 °C. Every 7 days, a bag containing ice-cream mix was opened and the ice-cream was tasted. The analysis demonstrated good process reliability in the sensorial quality of the ice-cream produced with the mixes during all the shelf-life.

Per l'industria alimentare, è di primaria importanza garantire il controllo della qualità ed avere prodotti approvati. La misura dei parametri di qualità degli alimenti, compresi quelli microbiologici associati a un rischio per la sicurezza, è necessaria per caratterizzare il prodotto ed evitare adulterazione o contaminazione. Una popolazione microbica associata all'ambiente di produzione e agli ingredienti del prodotto stesso è normalmente presente nelle matrici alimentari. I prodotti lattiero-caseari, grazie alle loro caratteristiche di composizione, sono adatti come substrato di crescita ideale in grado di favorire la crescita batterica. Il gelato non è un prodotto sterile, sebbene le macchine per gelato eseguano in genere un ciclo di trattamento termico che riduce la carica di microrganismi, al fine di ridurla sotto i limiti per batteri patogeni imposti dalla legge. La prima parte del mio progetto di ricerca mirava a sviluppare un sistema biosensore per la misurazione della concentrazione batterica in miscela gelato a base di latte, sfruttando la tecnica dell'impedenza. La misura dell'impedenza è stata effettuata applicando ai campioni un segnale di tensione sinusoidale. I campioni di miscele gelato, inoculati con concentrazione crescente di E.coli ATC11229 compresi tra 101 e 1010 CFU/ml, sono stati monitorati nel tempo per ottenere una curva di calibrazione. Come valore di confronto, miscela per gelato a base di latte senza inoculo è stata utilizzata come controllo nei test. I campioni sono stati analizzati in parallelo sia mediante il sistema biosensore che enumerazione di conte in piastra, al fine di confrontare i risultati. Il tempo di rilevazione (DT) è stato calcolato per ciascun campione alle diverse concentrazioni di inoculo. Le miscele per gelato non inoculate non hanno mostrato alcun cambiamento nei parametri elettrici misurati nel tempo. Laddove l'inoculo è stato aggiunto alla miscela per gelato, è stato registrato un cambiamento nei parametri elettrici con un aumento del DT al diminuire della carica batterica. La seconda parte del mio lavoro di ricerca era finalizzata allo sviluppo di attrezzature e metodi di elaborazione per controllare la sicurezza microbiologica delle macchine per gelato in un laboratorio centralizzato. Negli ultimi anni, si è verificato un aumento del fenomeno di rilocazione di centri di produzione di miscele per gelato che preparano il prodotto da inviare direttamente ai punti vendita. Le miscele per gelato possono essere prodotte e confezionate in un centro di produzione, quindi conservate e trasportate nei punti vendita. Una volta raggiunti i punti vendita, le miscele per gelato vengono trasformate in gelato. In questa prospettiva, è stato condotto uno studio sulla shelf-life delle miscele per gelato e sul processo di confezionamento, al fine di sviluppare un protocollo ottimale da offrire ai clienti per una qualità standardizzata in un contesto multi-location per la vendita al dettaglio di gelato. Esperimenti preliminari hanno valutato la stabilità microbiologica dei prodotti trattati e conservati a +4 °C. L'analisi batteriologica e le misurazioni del pH hanno confermato la stabilità del prodotto. Al fine di limitare la possibilità di contaminare il prodotto, è stata sviluppata una riempitrice per bag professionale. Utilizzando il sistema di riempimento del bag, è stata confermata la stabilità microbiologica delle miscele per gelato per un massimo di un mese. È stata eseguita un'analisi sensoriale per valutare la qualità del prodotto durante il mese di conservabilità a +4 °C. Ogni 7 giorni è stato aperto un bag contenente la miscela per gelato e il gelato è stato assaggiato. L'analisi ha dimostrato una buona affidabilità del processo nella qualità sensoriale del gelato prodotto con le miscele durante tutta la durata di conservazione.