Synergistic and sustainable approaches for pre-treatment, drying and storage of food waste to preserve nutritional and sensory quality in functional food upcycling

The growing focus on healthy and sustainable nutrition has made the fight against food waste a priority, stimulating the search for technological solutions that combine nutritional quality, safety, and reduced environmental impact. In this context, this thesis explores synergistic strategies for the pre-treatment, drying, and storage of food waste and by-products, with the aim of transforming them into high-value functional ingredients.The first contribution examines apricots subjected to pulsed electric fields and airborne ultrasound, yielding the diffusional parameters needed to optimise hot-air drying. The next two studies focus on whole or sliced fruit, blood oranges and white-fleshed peaches, showing how time/temperature choices and modified-atmosphere packaging preserve colour, aroma and microbiological safety well beyond processing. The fourth paper investigates tray-drying of Sicilian mango, systematically analysing how the ripening stage (green vs fully mature) affects drying behaviour and subsequent MAP storage, ultimately producing stable snacks rich in bioactive compounds. The final two articles move beyond the notion of a mere “finished product”. Ultrasound-assisted blackberry powders enrich functional cookies, while mango-peel flour becomes an ingredient in sourdough bread with enhanced nutritional value.Woven together, these empirical threads pursue a clear overarching aim: to identify, through an integrated programme of experimentation and modelling, the combinations of non-thermal pre-treatments and drying techniques that deliver dehydrated foods of high nutritional quality, microbiological safety and reduced environmental footprint. At the same time, the thesis seeks to demonstrate how dehydrated matrices can be intelligently employed to create innovative functional foods, thereby contributing to waste reduction along the supply chain. Without pre-empting the general conclusions reserved for the final chapter, the results already obtained indicate that integrating “mild technologies” is a promising route to shorter processing times, lower energy demands, better preservation of sensitive nutrients and new market opportunities for currently undervalued raw materials.

La crescente attenzione verso un'alimentazione sana e sostenibile ha reso prioritaria la lotta contro lo spreco alimentare, stimolando la ricerca di soluzioni tecnologiche che combinino qualità nutrizionale, sicurezza e ridotto impatto ambientale. In questo contesto, la presente tesi esplora strategie sinergiche per il pretrattamento, l'essiccazione e lo stoccaggio dei rifiuti alimentari e dei sottoprodotti, con l'obiettivo di trasformarli in ingredienti funzionali di alto valore.Il primo contributo esamina le albicocche sottoposte a campi elettrici pulsati e ultrasuoni aerodispersi, ottenendo i parametri di diffusione necessari per ottimizzare l'essiccazione ad aria calda. I due studi successivi si concentrano su frutta intera o affettata, arance rosse e pesche a polpa bianca, mostrando come le scelte di tempo/temperatura e il confezionamento in atmosfera modificata preservino il colore, l'aroma e la sicurezza microbiologica ben oltre la lavorazione. Il quarto articolo indaga l'essiccazione su vassoi del mango siciliano, analizzando sistematicamente come la fase di maturazione (verde vs completamente maturo) influisca sul comportamento di essiccazione e sulla successiva conservazione in atmosfera modificata, producendo infine snack stabili ricchi di composti bioattivi. Gli ultimi due articoli vanno oltre la nozione di semplice “prodotto finito”. Le polveri di more assistite da ultrasuoni arricchiscono i biscotti funzionali, mentre la farina di buccia di mango diventa un ingrediente del pane a lievitazione naturale con un valore nutrizionale migliorato.Intrecciati tra loro, questi filoni empirici perseguono un obiettivo generale chiaro: identificare, attraverso un programma integrato di sperimentazione e modellizzazione, le combinazioni di pretrattamenti non termici e tecniche di essiccazione che consentono di ottenere alimenti disidratati di elevata qualità nutrizionale, sicurezza microbiologica e ridotto impatto ambientale. Allo stesso tempo, la tesi cerca di dimostrare come le matrici disidratate possano essere impiegate in modo intelligente per creare alimenti funzionali innovativi, contribuendo così alla riduzione dei rifiuti lungo la catena di approvvigionamento. Senza anticipare le conclusioni generali riservate al capitolo finale, i risultati già ottenuti indicano che l'integrazione delle “tecnologie delicate” è una strada promettente per ridurre i tempi di lavorazione, diminuire il fabbisogno energetico, preservare meglio i nutrienti sensibili e creare nuove opportunità di mercato per materie prime attualmente sottovalutate.