De subproductos a materias primas para la elaboración de nuevos alimentos

¿Cómo podemos aprovechar la gran cantidad de residuos de frutas y hortalizas que la industria agroalimentaria desecha? La obtención de energía, agromateriales y nuevos alimentos es una de las opciones propuestas por los investigadores del Proyecto Europeo Value, coordinado por la Asociación para la Investigación, el Desarrollo y la Innovación Alimentaria de La Rioja (Ctic-Cita).

Un problema para las pymes europeas del sector de transformados vegetales es la gestión y valorización de los residuos, que, actualmente, sigue sin estar resuelta para muchas de ellas en el área de desarrollo de este proyecto, el Sudoeste de Europa (en adelante, Sudoe).

Entre las debilidades recogidas en el Dafo (Análisis de la situación competitiva) del Programa Sudoe aparece el escaso nivel de tratamiento de los residuos con respecto a otros países europeos. Esta situación es más grave en algunas regiones, con una elevada concentración de empresas del sector de la industria alimentaria, que ocupa el primer lugar de la industria en Francia y Portugal y que en España supone el 17%, y preocupa en regiones del Sudoe con numerosas empresas de transformados vegetales como, por ejemplo, La Rioja, Navarra, Aragón.

El sector de transformados vegetales genera volúmenes de residuos entre 5-50% en peso de la materia prima. Parte de estos residuos van a vertederos, con los consiguientes problemas o bien se destinan para su utilización en alimentación animal.

Al mismo tiempo, existe una preocupación creciente de la industria de transformados vegetales por dar solución a sus residuos sin costes añadidos El proyecto Value tiene como principal objetivo aportar soluciones a la industria agroalimentaria que den valor a sus residuos, identificando, experimentando, validando y difundiendo las tecnologías de tratamiento y valorización.

La legislación ambiental de la UE es exigente con el tratamiento de los residuos. La Directiva 2006/12/CE establece la obligación a los Estados Miembros de fomento de la reducción de residuos mediante, entre otros, valorización de los residuos por reciclado, nuevo uso, recuperación u otra acción destinada a obtener materias primas secundarias, o también la utilización de residuos como fuente de energía. Posteriormente la Directiva 2008/98/CE ya incluye la definición de subproducto.

En los últimos años se ha avanzado mucho en el desarrollo de tecnologías de aprovechamiento de residuos. Sin embargo, dichas tecnologías no están suficientemente difundidas y/o validadas entre las pymes del sector agroalimentario y en concreto en el de transformados vegetales.

A través del proyecto Value se ha puesto en común la experiencia técnica y los problemas que se encuentran las empresas con el fin de dar a conocer y transferir las diferentes tecnologías alternativas existentes de valorización para el aprovechamiento tanto alimentario como energético y de obtención de nuevos materiales. La tecnología permite que los residuos de las producciones de las empresas agroalimentarias se conviertan en materia prima para nuevos procesos de transformación.

El proyecto Value busca aportar soluciones tecnológicas contribuyendo a la reducción del problema de escaso nivel de tratamiento de residuos y permitir al sector avanzar en el cumplimiento de la normativa comunitaria en legislación ambiental.

Con el fin de analizar la situación actual y detectar las necesidades existentes en materia de gestión de residuos y el potencial de aprovechamiento de subproductos, el proyecto Value implica a pymes de los territorios del espacio Sudoe (España, Francia y Portugal) que son representativas del sector de los transformados vegetales, con las que se ha realizado un diagnóstico de situación de la generación de residuos.

Para ello se ha compilado la información disponible en relación a la generación, tratamiento y valorización de residuos procedentes de la industria de transformados vegetales en los territorios participantes y en el conjunto del Sudoe y se han identificado las mejores tecnologías disponibles (MTD) para el tratamiento y valorización de los residuos en los ámbitos de la obtención de componentes de interés para la industria agroalimentaria y de la generación energética. Tanto los diagnósticos sobre la generación y gestión actual de los residuos vegetales como la revisión de la legislación vigente, las fichas de las MTD, así como la Guía para la selección de las MTD están disponibles en la página web del proyecto (www.proyectovalue.eu).

Tras este diagnóstico se han seleccionado aquellos subsectores o subproductos más interesantes para evaluar, de acuerdo a su potencial de valorización y grado de problemática en el conjunto del sector. Además, se han realizado experiencias piloto de extracción, valorización y aprovechamiento de subproductos con alto valor añadido como experiencias de valorización energética (biogás y bioetanol), con los residuos facilitados por las empresas participantes, con el fin de transferir posteriormente los resultados al sector como alternativas al aprovechamiento de estos subproductos en los distintos talleres planificados para la difusión de los resultados obtenidos a lo largo de todo el proyecto.

A su vez, los resultados obtenidos y validados servirán como herramienta a las empresas para la toma de decisiones sobre posibles inversiones para la implementación de las tecnologías de valorización. El proyecto Value facilitará la máxima difusión de las tecnologías de valorización de residuos y la sensibilización de las pymes de transformados vegetales y contribuirá al desarrollo del sector de la Eco-Innovación en las regiones del Sudoe, caminando hacia la creación de un polo europeo en este ámbito.

Selección de subproductos

En una primera fase se seleccionaron para su caracterización los subproductos en los que había un mayor interés manifiesto de las empresas participantes en los talleres que tuvieron lugar en el marco de este proyecto en Extremadura, Murcia y La Rioja y por la importancia del volumen generado. Estos subproductos fueron los del procesado de los siguientes vegetales: tomate, brócoli, coliflor, cardo, alcachofa, zanahoria y champiñón.

A través de la caracterización de los subproductos, se adquirió el conocimiento del potencial de uso en aplicaciones alimentarias, así como el potencial de extracción de fibra alimentaria con el objetivo de conseguir una fibra alimentaria neutra en color y sabor y con buenas propiedades tecnológicas para su uso alimentario, principalmente la: capacidad de retención de agua y la capacidad de retención de aceite.

Como co-producto de la extracción de fibra dietética, resultado de la extracción para su decoloración, se obtiene un extracto crudo compuesto por polifenoles y carotenoides fundamentalmente, antioxidantes naturales con potenciales aplicaciones en alimentación, cosmética y/o farmacia, por lo que se analizó también el contenido en polifenoles y carotenoides de los subproductos, así como su capacidad antioxidante total.

Así, de cara a la obtención de una fibra con las características buscadas, es decir, neutra en color y sabor, el cardo y la alcachofa pueden ser la mejor opción dado su bajo contenido en carotenoides. El tomate presenta un alto contenido en fibra, sin embargo, su contenido en carotenoides puede dificultar la obtención de un producto con las características sensoriales buscadas.

La coliflor y el brócoli presentan un contenido interesante de fibra soluble, el inconveniente que puede presentar es desde el punto de vista sensorial, debido a los componentes azufrados que le dan su aroma característico cuando se somete a cocción (al igual que el brócoli) o la intensidad del color que presenta el brócoli. Por otro lado, su contenido en agua, al igual que en el caso del cardo, implica un mayor coste energético de secado.

La zanahoria es una fuente importante de carotenoides pero presenta un contenido bajo en fibra. Por su alto contenido en azúcares podría considerarse en una ruta de valorización energética tras la extracción de carotenoides. El otro factor a tener en cuenta es el volumen generado.

Otra observación importante es que en el escaldado previo al que se sometió a los subproductos para su estabilización frente a la oxidación y deterioro microbiológico se produce una importante pérdida de material soluble.

Por todo ello, se seleccionó el subproducto del procesado del cardo para la experiencia piloto de obtención de fibra si bien, los resultados podrían ser extrapolables a los otros candidatos potenciales como la coliflor o la alcachofa.

Extracción de fibra de cardo

El componente mayoritario del cardo es el agua, pero aún así, este vegetal tiene un gran contenido en fibra dietética (principalmente fibra insoluble, pero con una proporción interesante en fibra soluble). Durante el procesado del cardo, en las operaciones de acondicionado y limpieza, se eliminan las hojas externas de la planta, lo que supone un 75% de la materia prima. Por lo tanto, el producto resultante de la limpieza del cardo es una muy buena fuente de fibra, pudiendo incluirse como ingrediente en la formulación de alimentos como panes, cereales, barritas de cereales, galletas, bollería, pastas, yogures y derivados lácteos, salsas, productos dietéticos en polvo o suplementos dietéticos entre otros.

Por otro lado, en unas pruebas preliminares se vio que la capacidad de retención de agua de la fibra de cardo era muy superior a la de la fibra de alcachofa. Es por ello que la experiencia piloto de extracción de fibras se centró en el subproducto del procesado de cardo como fuente potencial de fibra con las propiedades tecnológicas deseadas.

Capacidad de retención de agua de la fibra de cardo obtenida por diferentes combinaciones de métodos de extracción y secado. Comparación con otras fibras comerciales.

En la segunda fase de la experiencia piloto se procedió a realizar pruebas de extracción combinando dos procesos de extracción y dos procesos de secado diferentes con el fin de comparar los rendimientos, eficiencia y calidad del resultado para ver finalmente su viabilidad técnico-económica y poder llegar a un diseño de proceso de extracción optimizado. Se trabajó, por un lado, en estudiar a escala de laboratorio la cinética de la extracción utilizando dos métodos diferentes, el proceso convencional de extracción sólido-líquido por maceración y la extracción asistida por ultrasonidos (UAE). Igualmente se estudiaron dos tecnologías de secado diferentes: el secado convencional por aire forzado y el secado con microondas (MW). Al mismo tiempo, se procesó una cantidad de subproducto del cardo en las instalaciones piloto de Catar-Critt por ambos métodos de extracción para, posteriormente, ser secada por cada uno de los dos procedimientos en Azti y Aidia (Cita La Rioja) para determinar qué combinación de tecnologías resultaba ser la más adecuada en función de las características de la fibra obtenida: color y propiedades tecnológicas.

Además de comparar el color y la capacidad de retención de agua (WRC) de la fibra obtenida por diferentes métodos, esta se comparó con la de otras fibras comerciales de uso habitual en alimentos.

Los resultados indican que la extracción UAE resulta ser un método interesante a explorar industrialmente pues facilita y mejora la extracción. A su vez, se puede decir que existe una mejora en el secado en las muestras que han sido extraídas por ultrasonidos, reduciéndose el tiempo de secado. El procedimiento de secado parece ser lo que más influye en las propiedades tecnológicas de las fibras obtenidas. Así, las temperaturas más altas parecen perjudicar a la capacidad de retención de agua.

Una combinación de extracción asistida por ultrasonidos (UAE) con el secado por aire forzado a 65 °C podría ser la mejor combinación, siempre y cuando se mejorara el rendimiento en la etapa de extracción para obtener una fibra con un color más neutro y con una alta capacidad de retención de agua.. El uso de varios ciclos de extracción podría permitir obtener una fibra con un color más adecuado.

La fibra obtenida a partir de cardo, se diferencia de las que actualmente están en el mercado por su mayor contenido relativo en fibra soluble y por una mayor capacidad de retención de agua y de incremento de volumen lo que le convierte en un producto con un amplio rango de aplicaciones potenciales como ingrediente en la formulación de alimentos con finalidad tecnológica y/o dietética.

Incorporación en producto

Para completar la experiencia piloto, la fibra de cardo obtenida se empleó en la formulación de productos de panadería y salsas, como agente texturizante o aporte de fibra dietética. Igualmente, el extracto de polifenoles obtenido como co-producto de la decoloración de la fibra fue incorporado en diversas formulaciones de productos de cosmética por una empresa de este sector colaboradora en el proyecto Value.

Ejemplo de aplicaciones ensayadas para la fibra del cardo y el extracto de polifenoles.

Las propiedades y posibilidades que presenta la aplicación de la fibra de cardo así como los compuestos polifenólicos extraídos han despertado un importante interés tanto por parte de las empresas generadoras de subproductos como en las futuras usuarias de este nuevo ingrediente para productos enriquecidos. En este sentido, gracias a la colaboración de las empresas en el marco del proyecto Value ha sido posible realizar y continuar con la valoración del nuevo producto obtenido de la valorización de subproductos vegetales.

Organismos participantes

El Consorcio se compone de 7 socios que representan a todas las regiones Sudoe en España. El coordinador del proyecto es la Asociación para la Investigación, el Desarrollo y la Innovación Alimentaria de La Rioja (Aidia) que participa junto con el centro tecnológico especialista en investigación marina y alimentación Azti-Tecnalia del País Vasco, la Federación Española de Industrias de Alimentación y Bebidas (Fiab), la Fundación Cener-Ciemat centro especializado en energía renovables en Navarra, Apesa, asociación para el medio ambiente y la seguridad en Aquitania; CRT Catar-Critt centro de transferencia de recursos agrícolas en Toulouse y CVR Residuos, centro técnico de valorización de residuos en Guimarães (Portugal). Todos los socios cuentan con una dilatada experiencia en el desarrollo de proyectos europeos y tienen en común su apuesta por la mejora del medio ambiente y en concreto en la gestión y valorización de residuos.

Este proyecto está financiado por el Programa Operativo de Cooperación Transnacional ‘Sudoeste de Europa 2007-2013’, que forma parte del Objetivo de Cooperación Territorial Europea y que está cofinanciado por el Fondo Europeo de Desarrollo Regional (Feder). El Programa de cooperación transnacional ofrece apoyo comunitario a 30 regiones Nuts II de los países participantes, que incluyen España (a excepción de las Islas Canarias), Portugal, las regiones del sur de Francia y Gibraltar.