Il ruolo dei gas nell'estrusione e trasformazione delle proteine vegetali testurizzate

I vantaggi delle proteine vegetali testurizzate

Le proteine sono nutrienti base, facenti parte della nostra dieta. Sono indispensabili per il corpo umano per il quale svolgono molteplici ruoli. Gli apporti di contenuto proteico variano con l'età e la zona geografica. Comunque sia, le proteine incluse nei nostri cibi sono essenzialmente di origine animale.

Tuttavia, è noto che il nostro ecosistema, dedicato alla produzione alimentare, non consentirà di soddisfare la domanda di proteine, in futuro. L'aumento della popolazione mondiale, l'impatto ambientale dell'agricoltura e dell'allevamento sull'ambiente, uniti alla crescente domanda da parte dei consumatori di alternative sane alle proteine animali, comportano infatti un aumento del fabbisogno di proteine vegetali. Ecco perché lenticchie, piselli, fagioli, semi di soia, etc. riempiono gli scaffali dei nostri supermercati sostituendo il cibo e le fonti nutritive proteiche più tradizionali. Le proteine di soia disoleate e disidratate ora si possono trovare molto facilmente nei negozi di alimenti biologici in porzioni più o meno grandi. Sono molto facili da gestire, ad esempio reidratando con un brodo di verdure e rosolandole nell'olio con un po' di salsa di soia.

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Estrusione ad alto tenore di umidità: dalla polvere di proteine alla proteina strutturata

Per produrre gli analoghi della carne, si utilizzano due diversi processi, a seconda del livello di umidità scelto: i prodotti intermedi ottenuti sono proteine vegetali strutturate (PVT essiccate) quando il contenuto di umidità nel processo è basso (10-23%) e proteine ad alto tasso di umidità (HME) quando il contenuto di acqua nel processo è compreso tra il 50% e l'80%.
Le materie prime sono farine a base di proteine di piselli (o altro legume) ottenute dalla macinazione e separazione della frazione di contenuto proteico o farine di soia testurizzata estratte a umido. La testurizzazione è un processo di estrusione/cottura mediante il quale le proteine vengono allineate/«fibrillate» e successivamente ridotte in pezzi o frammenti (granuli o scaglie) al fine di ottenere prodotti che mimano la texture della carne.

Gli analoghi della carne vengono prodotti utilizzando la tecnologia di cottura per estrusione a partire da proteine ad alto tasso di umidità.
Le proteine in polvere e l'acqua passano attraverso 4 fasi:

• Fase 1: fase di alimentazione o "Feeding & Conveying". Il prodotto da estrudere viene fornito e trasportato grazie alla sua movimentazione mediante una vite senza fine o coclea.
  Le proteine in polvere disidratata vengono introdotte, tramite una tramoggia, nell'estrusore, insieme agli altri elementi della ricetta, come aromi o spezie. Sono sottoposte a una pressione di circa 25-100 bar e a temperature che arrivano a circa 200 °C.
• Fase 2: fase di compressione o "Mixing & Melting". Il prodotto continua a essere compresso a una temperatura di circa 100-170 °C.
  Sotto l'azione di acqua, calore e pressione realizzata dalle viti senza fine dell'estrusore, le proteine vengono reidratate e la loro struttura viene fondamentalmente modificata, quindi la loro forma di "boli" si dispiega.
• Fase 3: fase di estrazione o "Cooling & Compressing". Questa area permette al materiale di fuoriuscire dall'estrusore e di acquisire la sua forma. Trasferisce inoltre il prodotto nell'area di raffreddamento.
• Fase 4: fase di "Cooling & Structuring". È durante questa fase di raffreddamento che si crea la consistenza fibrosa desiderata. Le proteine si legano nuovamente tra loro per formare fibre che conferiscono al prodotto una consistenza e un gusto simili a quello della carne.
  All'uscita dall'estrusore, il prodotto viene tagliato, conservato fresco in atmosfera protettiva o surgelato.

Confronto tra le tecnologie di estrusione: PVT versus HMEC

La testurizzazione delle proteine vegetali si basa principalmente su due tipi di processi di estrusione bivite: l'estrusione a bassa umidità, che produce la proteina vegetale testurizzata (TVP), e l'estrusione ad alta umidità, denominata HMEC (High Moisture Extrusion Cooking) o HMMA (High Moisture Meat Analogues). Sebbene entrambi i metodi utilizzino forze meccaniche e termiche per testurizzare le proteine, le loro applicazioni e le caratteristiche del prodotto finito divergono significativamente.

L'estrusione delle proteine vegetali testurizzate tramite PVT (estrusione a secco) processa miscele che contengono generalmente meno del 35% di umidità. Il prodotto fuoriesce dalla filiera in forma espansa e porosa, richiedendo successivamente una fase di essiccazione per garantire una conservazione prolungata a temperatura ambiente. Prima del consumo, la PVT deve essere reidratata. Rappresenta una soluzione economicamente performante per prodotti macinati o come agente testurizzante.

Al contrario, il metodo di estrusione delle proteine vegetali testurizzate tramite HMEC (estrusione a umido) utilizza un tasso di umidità elevato, compreso tra il 40% e l'80%, avvicinandosi al contenuto idrico di una carne magra. Questo processo richiede una filiera di raffreddamento specifica (cooling die) all'uscita dell'estrusore per stabilizzare il flusso laminare e creare strutture fibrose allineate, imitando la trama muscolare di un pezzo di carne intero (pollo, maiale o manzo). Diversamente dalla PTV, i prodotti HMEC sono referenze fresche o surgelate, estremamente sensibili dal punto di vista microbiologico, che richiedono una gestione rigorosa della catena del freddo.

L'expertise di Air Liquide interviene come leva di performance per entrambe le modalità produttive grazie alle proprie soluzioni gas sviluppate per la trasformazione delle proteine vegetali testurizzate. Il controllo dei gas industriali è integrato in ogni fase essenziale: l'azoto (N₂) e il biossido di carbonio (CO₂) sono impiegati per il controllo preciso delle temperature durante la miscelazione o la macinazione, mentre le soluzioni di criogenia alimentare offrono un raffreddamento rapido e sicuro dei prodotti HMEC. Queste tecnologie permettono di preservare texture, sapore, qualità nutrizionali e sensoriali, ottimizzando al contempo i rendimenti industriali.
 

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