Alternative alle Proteine: Come si trasforma una pianta in carne artificiale

Proteine alternative sono uno dei temi di tendenza nella produzione di macchinari e impianti dell'industria alimentare e quindi anche alla POWTECH. Ma come vengono effettivamente prodotti? E quali sfide si presentano agli sviluppatori di prodotto e ai progettisti di macchinari? Un breve Deep Dive in un segmento tecnologico affascinante.

Nulla senza proteine. Costituiscono la base di tutti gli organismi viventi e forniscono al nostro corpo aminoacidi, dai quali si costruiscono muscoli, cellule e tessuti, così come anticorpi e ormoni. Uova, carne, pesce e prodotti lattiero-caseari sono tradizionalmente importanti fonti di proteine, ma anche le proteine vegetali – e queste stanno acquisendo sempre più importanza per l'alimentazione mondiale. Tuttavia, dal soia, lupino o grano fino al sostituto vegano della salsiccia, il percorso è lungo e ricco di tecnologia. Infatti, le proteine devono prima essere estratte e preparate dalle materie prime prima di poter essere "testurizzate" come sostituti della carne o delle salsicce.

Il processo inizia con la selezione e la pulizia delle materie prime, siano esse legumi, semi o altri, che vengono poi macinati. A questa fase di preparazione, ancora relativamente classica, segue l'estrazione delle proteine, che può essere eseguita in modi diversi a seconda della materia prima. Spesso avviene attraverso un processo multi-fase con acqua o soluzioni saline, ma vengono utilizzati anche solventi organici. In questa fase, le materie prime vengono prima imbevute per separare le proteine dai carboidrati e da altri componenti. Successivamente, le proteine separate vengono filtrate dalla soluzione (coagulazione delle proteine) e separate. Infine, la soluzione (concentrato o isolato) viene lavorata direttamente o essiccata in un essiccatore a spruzzo in una polvere. Questa polvere costituisce la base di partenza per la texturizzazione – un processo che porta infine al prodotto simile alla carne.

Dalla pulizia dei semi di soia alla polvere proteica

Già una panoramica generale suggerisce che nei vari passaggi sono necessari diversi tipi di macchinari e apparecchiature. Vediamolo più da vicino, prendendo come esempio la produzione di isolato di soia: i semi di soia vengono puliti, macinati e immersi in acqua. Successivamente vengono riscaldati per liberare le proteine. Per l'estrazione delle proteine, svolgono un ruolo importante le centrifughe e i decanter: nelle loro tramogge coniche rotanti, i particelle di solidi vengono spinte verso l'esterno dalla forza centrifuga formando uno strato sulla parete interna della tramoggia. Il liquido si raccoglie al centro e viene scaricato tramite un'uscita. In questo modo, la soluzione proteica viene separata continuamente dai residui vegetali nel primo passaggio. Dopo che le proteine inizialmente sciolte sono state "precipitate" aggiungendo acido o sale formando fiocchi proteici, anche questi vengono concentrati in un decanter. Per rendere le proteine il più possibile utilizzabili e ridurre l'inquinamento delle acque reflue, i fiocchi proteici non separati vengono rimossi in un separatore a piatti aggiuntivo; questo funziona grazie al fatto che la macchina utilizza sia forze centrifughe sia la gravità.

Infine, le proteine coagulati vengono lavate e i residui acidi neutralizzati, quindi centrifugate o filtrate di nuovo. L'isolato di soia viene infine essiccato a bassa temperatura – ad esempio in essiccatori a spruzzo. Come suggerisce il nome, la soluzione ricca di proteine viene spruzzata dall'alto in una camera di essiccazione e si scontra con un flusso di aria calda, facendo evaporare il liquido e facendo cadere infine come polvere secca il prodotto precedentemente sciolto.

Solo attraverso la texturizzazione si crea un'alternativa alla carne competitiva

Tutti questi passaggi costituiscono però solo il lavoro preliminare sulla strada verso un sostituto della carne! Infatti, alla fine, per il consumatore non sono decisivi solo il contenuto e il gusto, ma anche la sensazione di masticazione e in bocca. Per ottenere un'esperienza cliente il più possibile fedele all'originale, le proteine vegetali devono essere testurizzate. Questo avviene di solito in estrusori speciali, dove prima vengono mescolati e macinati vari ingredienti e spezie per ottenere una consistenza uniforme. Questa miscela viene dosata in un estrusore e viene aggiunta acqua tramite ugelli a spruzzo. In questa macchina allungata, una o due viti rotano, trasportando il materiale verso un'apertura (matrice) alla fine di una camera cilindrica. In questo modo, la massa è sottoposta a elevato pressione, a forze di taglio definite e a temperature, causando la denaturazione delle proteine – si parla di processo di estrusione termica. Alla fine dell'estrusore, il prodotto viene estruso attraverso un ugello, formando fibre sottili che vengono tagliate alla lunghezza desiderata. A seconda del metodo, si possono ottenere proteine vegetali testurizzate secche (TVP) o con un alto contenuto di acqua (HMMA). Quest'ultime sono più simili alla carne, mentre le TVP devono essere immerse in acqua prima di essere ulteriormente lavorate.

Elevati requisiti per la tecnologia delle macchine

Le richieste alla tecnologia impiegata sono alte: le macchine devono essere abbastanza flessibili da poter lavorare diverse ricette e materie prime. Inoltre, l'igiene riveste un ruolo importante: tutte le componenti dovrebbero essere prive di zone morte e facili da pulire. Poiché le centrifughe utilizzate nella prima fase devono mettere in movimento grandi masse, l'efficienza energetica è di grande importanza. Inoltre, è fondamentale ottenere in questa fase di separazione solidi con il più basso possibile contenuto di umidità, poiché la successiva essiccazione è un processo energivoro.

Per la texturizzazione, la precisione delle componenti utilizzate in termini di dosaggio e i parametri di processo come pressione e temperatura sono di grande importanza. Con l'aumentare della domanda e del volume di produzione, diventano sempre più importanti processi integrati, in cui l'intera linea è ottimizzata e coordinata. Qui, l'automazione svolge un ruolo fondamentale. Non solo garantisce un'elevata produttività, ma anche processi riproducibili e una documentazione completa dei parametri di produzione.

Alla POWTECH saranno visibili macchinari e soluzioni per l'intera catena di processo – dal seme al granulato. Il nuovo scope, che include oltre a polveri e materiali sfusi anche liquidi, tiene conto di una visione integrata e olistica delle catene di processo.