Innowacyjna technologia wytwarzania warzywnych produktów mrożonych z dodatkiem probiotyków jako szansa na poprawę opłacalności produkcji buraka ćwikłowego i konkurencyjności gospodarstw rolnych

Głównym celem operacji jest opracowanie innowacyjnej technologii wytwarzania warzywnych produktów mrożonych z dodatkiem probiotyków jako szansa na poprawę opłacalności produkcji buraka ćwikłowego i konkurencyjności gospodarstw rolnych.

Cele szczegółowe dotyczą:

• Opracowania koncepcji linii produktowej – wytworzenie nowych produktów mrożonych warzywnych z wykorzystaniem pozaasortymentowych buraków uprawianych przez rolnika, które będą mogły zostać zagospodarowane jako surowiec do wytwarzania produktów spożywczych. Celem jest opracowanie nowych deserowych produktów mrożonych, które zostaną opracowane w wariantach probiotycznych, co do tej pory nie było stosowane. 
• Opracowania innowacyjnej technologii wytwarzania produktów mrożonych deserowych sorbetowych z buraka, gdzie innowacją będzie pozyskanie buraków od Rolnika i poddanie ich u producenta procesowi obróbki polegającej na myciu ze szczotkowaniem, homogenizacji i pasteryzacji. 
• Opracowania koncepcji i wykonania innowacyjnej zamrażarki płytowej.
• Opracowania innowacji organizacyjnej, którą będzie sposób postępowania i organizacja pracy u Rolnika. Celem jest opracowanie algorytmu postępowania w magazynie z burakami.    

• Rezultat operacji przyczyni się do ochrony środowiska naturalnego poprzez zagospodarowanie pozaasortymentowych buraków ćwikłowych, które ze względu na utratę turgoru nie mogą być przedmiotem handlu. Buraki takie stanowią przez to odpad organiczny, trudny do zagospodarowania, możliwy do wykorzystania jedynie w karmieniu zwierząt. Wykorzystanie ich do wytwarzania mrożonych produktów probiotycznych poprzez włączenie do cyklu produkcji żywności zapewnia realizację założeń celów zrównoważonego rozwoju. Buraki pozaasortymentowe o obniżonej wartości handlowej (utrata jędrności) teoretycznie mogą być wykorzystane na cele paszowe. Jednakże, aby można je zastosować w opasie bydła, niezbędne są odpowiednie urządzenia do ich rozdrobnienia, co zwiększa nakłady pieniężne. Ze względu na zawartość pektyn, których rozkład zachodzi dopiero w końcowym odcinku przewodu pokarmowego, zwierzęta monogastryczne wykorzystują buraki gorzej niż przeżuwacze. Wydziela się przy tym dużo metanu, a straty energii cieplnej są znaczne, co generuje duże koszty środowiskowe. Buraki skarmiane są w ograniczonej ilości także ze względu na zawartość betainy, która pogarsza smak mleka. Zatem wykorzystanie tego surowca do żywienia ludzi wiązałoby się z oszczędnościami ekonomicznymi oraz ograniczeniem negatywnych skutków środowiskowych.                                                                                                                                                             
• Rezultaty operacji przyczynią się także do łagodzenia zmian klimatu poprzez optymalne wykorzystanie plonu buraka z obecnego areału rolniczego na cele konsumpcyjne, a nie utylizowanie części buraka o obniżonej jędrności i ograniczenia tym samym potrzeby poszerzania areału uprawy dla zaspokojenia potrzeb żywieniowych. Będzie to skutkować ograniczeniem emisji gazów cieplarnianych powstających w wyniku produkcji rolniczej związanej z obsługą maszyn  (dwutlenek węgla) oraz ograniczeniem użycia nawozów azotowych, a także ograniczeniem emisji gazów cieplarnianych powodowanych przez transport towarzyszący produkcji rolniczej. Dodatkowo w celu zamrożenia masy opracowanej w ramach projektu, zastosowana zostanie zamrażarka płytowa, gdzie jako chłodziwo, mogące mieć bezpośredni kontakt z produktem spożywczym, wystąpi  ekologiczna i nietoksyczna ciecz, będącą pochodną soli potasowej, wykazująca niski potencjał ocieplenia klimatu, co jest elementem ochrony środowiska. 

Działania podejmowane w ramach projektu

1. Zagospodarowanie buraka o obniżonej jakości handlowej jako bazy surowcowej do wytwarzania probiotycznych lodów funkcjonalnych.                              
2. Opracowanie rozwiązania cyfrowego do monitorowania jakości handlowej buraka.                                                                                                                              
3. Opracowanie innowacyjnego, energooszczędnego systemu  do mrożenia w trybie przepływowym.    

Główne korzyści z realizacji projektu

Problem rozwiązywany w projekcie dotyczy trzech aspektów.

• Po pierwsze utrata jędrności warzyw podczas przechowywania oraz ograniczona możliwość ich sprzedaży jest powszechnym problemem. Wykorzystanie ich obecnie nie jest możliwe, a rolnik nie jest w stanie przewidzieć terminu przydatności warzyw o jakości handlowej. Dlatego problem, który będzie rozwiązany dotyczy bezpośrednio ograniczeń, jakie związane są z dystrybucją buraka po zbyt długim przechowywaniu oraz z możliwością przewidywania czasu, w jakim warzywa te mogą być magazynowane.
• Z drugiej strony problem dotyczy procesów mrożenia, które obarczone są wysoką energochłonnością. Potrzebą i powodem jest konieczność opracowania kierunku zagospodarowania buraka, o obniżonej zwartości wody, w którym w czasie przechowywania zwiększył się udział suchej masy i które nie nadają się do obrotu w handlu.
• Aby ułatwić pracę rolnika zaistniała potrzeba opracowania urządzenia cyfrowego pozwalającego na ewaluację przydatności buraków ćwikłowych do przetwarzania. Otrzymany produkt zyska nowe cechy funkcjonalne, wynikające z wykorzystania buraka oraz dodatku probiotyków. Realizacja projektu umożliwi wytyczenie nowych kierunków zagospodarowania warzyw okopowych.    

Streszczenie praktyki

Przedmiot operacji dotyczy innowacji dotychczas niestosowanych na terytorium RP w zakresie:

1. Opracowania koncepcji linii produktowej – wytworzenie nowych produktów mrożonych warzywnych z wykorzystaniem pozaasortymentowych buraków uprawianych przez rolnika, które będą mogły zostać zagospodarowane jako surowiec do wytwarzania produktów spożywczych. Nowe deserowe produkty mrożone zostaną opracowane w wariantach probiotycznych co do tej pory nie było stosowane. Innowacja ta dotyczy przede wszystkim zastosowania drożdży probiotycznych. 
2. Opracowania innowacyjnej technologii wytwarzania produktów mrożonych deserowych sorbetowych z buraka, gdzie innowacją będzie pozyskanie buraków od Rolnika i poddanie ich u producenta procesowi obróbki polegającej na myciu ze szczotkowaniem, homogenizacji i pasteryzacji. Do tej pory obróbka buraka przeznaczonego do handlu polegała na blanszowaniu powierzchni i usuwaniu zewnętrznej warstwy (skórki) poprzez ścieranie powierzchni w ilości około 20-30%. Nowy sposób zagospodarowania buraka obwiędłego po pierwsze, że uniemożliwia taki proces a po drugie nie jest zasadny z żywieniowego punktu widzenia (w części zewnętrznej znajduje się najwięcej związków biologicznie aktywnych). Buraki będą zatem szczotkowane a skórka pozostawiona. Buraki będą homogenizowane, a dalej pasteryzowane. Pasteryzacja jest etapem koniecznym, aby zachować jakość mikrobiologiczną lodów.
3. Opracowania koncepcji i wykonania innowacyjnej zamrażarki płytowej, gdzie jako chłodziwo, mogące mieć bezpośredni kontakt z produktem spożywczym, będzie zastosowana nietoksyczna ciecz, będącą pochodną soli potasowej. Takie rozwiązanie nie było dotąd stosowane w Polsce. Rezultat ten będzie stanowił know-how grupy operacyjnej. 
4. Opracowania innowacji organizacyjnej, którą będzie sposób postępowania i organizacja pracy u Rolnika. W projekcie dzięki badaniom zostanie opracowany algorytm postępowania w magazynie z burakami. Zostanie zorganizowany i uporządkowany sposób monitorowania poprzez ewaluację przydatności buraków ćwikłowych do przetwarzania i zagospodarowania ich w handlu (znajdujących się w magazynach buraka u Rolnika), w szczególności tych, których przechowywanie trwa dłużej a warunki środowiskowe panujące w magazynie przyczyniły się do utraty turgoru i jędrności buraków.

 Wypracowane innowacje będą prowadzić do polepszenia się warunków ekonomicznych gospodarstw rolnych i przyczynią się do poprawy zdrowia konsumenta. Operacja wpisuje się więc w założenia nowej wspólnej polityki rolnej na lata 2023-2027, w ramach celów szczegółowych, do których należą: zapewnienie rolnikom godziwych dochodów oraz zwiększenie konkurencyjności.

Dodatkowe informacje

Rezultat operacji posiada cechy, które umożliwiają jego adaptację do innych celów, niebędących przedmiotem operacji. Rezultatem operacji jest opracowanie receptury innowacyjnych produktów mrożonych na bazie buraka ćwikłowego z dodatkiem probiotycznych drożdży Saccharomyces boulardi. 

• Opracowane rozwiązanie będzie mogło być wdrożone również dla innych warzyw okopowych. Utrata jędrności warzyw podczas ich przechowywania oraz – w wyniku tego – niemożność ich dalszego obrotu handlowego jest dość powszechnym problemem. Wykorzystanie ich w postaci wstępie przetworzonej do produkcji wyrobów mrożonych będzie wpisywać się w trendy żywności funkcjonalnej i zero waste. 
• Dodatek probiotycznych drożdży Saccharomyces boulardi będzie mógł także być zaadoptowany do innych produktów, zapewniając im podwyższenie wartości prozdrowotnej. Dobór odpowiednich krioprotektantów, w zależności od rodzaju zastosowanych warzyw (np. marchwi) oraz bakterii (np. L. rhamnosus) lub drożdży o charakterze probiotycznym, może istotnie podwyższać tę cechę. To rozwiązanie (proces) wykazuje działanie ochronne na przeżywalność szczepów probiotycznych.
• Mrożenie z wykorzystaniem zamrażarki płytowej o niskim potencjale tworzenia efektu cieplarnianego oraz nieinwazyjnej w odniesieniu do tworzenia dziury ozonowej może być następnie szeroko wykorzystywane w przemyśle spożywczym.
• Opracowanie urządzenia cyfrowego pozwalającego na ewaluację przydatności buraków ćwikłowych do przetwarzania i zagospodarowania w handlu i w ramach operacji w zależności od warunków przechowywania w przyszłości będzie mogło być zaadoptowane do innych warzyw, nie wziętych czasie realizacji operacji pod uwagę. Zatem rezultat operacji, uwzględniający nowe rozwiązania technologiczne (urządzenie cyfrowe), procesowe (mrożenie wyrobów probiotycznych) i innowacyjne wykorzystanie buraków niehandlowych posiada cechy, które umożliwiają jego adaptację do innych celów, niebędących przedmiotem operacji.  Operacja wzmocni powiązania pomiędzy rolnikiem a nauką i posłuży do realizacji celu ulepszania zarządzania środowiskiem.