Smart drying: quality and sustainability in dehydration processes

Dottorato di ricerca in Engineering for energy and environmentLa presente attività di dottorato ha come obbiettivo lo studio e l’implementazione di sistemi “smart” di monitoraggio e controllo dei parametri di disidratazione (temperatura, velocità dell’aria ed umidità relativa) e della qualità del prodotto durante il processo, basati sull’impiego di tecnologie non distruttive quali la spettroscopia Vis-NIR (puntiforme ed iperspettrale). Tale ricerca, si inserisce nel contesto, sempre più attuale, di richiesta di sicurezza e crescenti tempi di conservazione degli alimenti da parte del settore alimentare. Lo studio condotto è stato applicato sulla disidratazione di alcuni prodotti ortofrutticoli di origine biologica, con il fine di ottimizzare il processo, riducendo il consumo energetico e massimizzando la qualità del prodotto finale. A tale scopo, sono stati individuati pretrattamenti prodotto specifici per stabilizzare il prodotto durante il processo, sono stati monitorati i cambiamenti chimici, fisici e fisico chimici del prodotto (contenuto di umidità, attività dell’acqua, solidi solubili, acidità titolabile, contenuto fenolico, attività antiossidante, consistenza e cambiamenti di colore), in funzione dei pretrattamenti selezionati e dei parametri di processo adottati (temperatura, velocità dell’aria e umidità relativa). L’attività progettuale si è occupata inoltre del trasferimento del sistema di monitoraggio e controllo su un prototipo di essiccatore. Le prove effettuate hanno reso possibile l’individuazione di pretrattamenti applicabili a prodotti ortofrutticoli, per ridurre la perdita di componenti nutrizionali durante il processo di disidratazione e, al contempo, per ridurre i tempi di permanenza del prodotto durante il processo stesso.The objective of the present PhD activity is the study and implementation of "smart" systems to monitor and control dehydration parameters (temperature, air velocity and relative humidity) and product quality during the process, based on the use of nondestructive technologies such as Vis-NIR spectroscopy (point and hyperspectral). This research is part of the context, more and more current, of demand for safety and increasing food preservation times by the food industry. The study conducted was applied to the dehydration of some fruit and vegetable products of organic origin, with the aim of optimizing the process, reducing energy consumption and maximizing the quality of the final product. For this reason, specific product pretreatments have been identified to stabilize the product during the process by monitoring the chemical, physical and physical chemical changes of the product (moisture content, water activity, soluble solids, titratable acidity, phenolic content, antioxidant activity, consistency and colour changes) have been monitored, depending on the selected pretreatments and the process parameters adopted (temperature, air velocity and relative humidity). The design activity also dealt with the transfer of the monitoring and control system to a prototype dryer. The tests carried out made it possible to identify pretreatments applicable to fruit and vegetable products, in order to reduce the loss of nutritional components during the dehydration process and, at the same time, to reduce the product residence time during the process itself