L'importanza delle proteine
14 Sep 2020
La massiccia domanda dei consumatori e dell'industria sta rendendo il mercato delle proteine alternative sempre più diversificato, facendolo crescere rapidamente. Oggi, le proteine di origine vegetale e ricavate da microrganismi sono ampiamente utilizzate al posto delle proteine animali negli alimenti, come ingredienti funzionali e nei mangimi. GEA sviluppa e adatta costantemente le sue soluzioni di lavorazione per utilizzare nuove materie prime, con l'obiettivo di migliorare la qualità e la resa delle proteine, garantendo al contempo un uso efficiente delle risorse durante la produzione.
Secondo un rapporto del luglio 2020 di FAIRR, un'associazione internazionale specializzata in investimenti sostenibili, nella prima metà del 2020 il settore delle proteine alternative ha quasi raddoppiato il suo investimento del 2019. Secondo le sue stime, questo mercato raggiungerà i 17,9 miliardi di dollari entro il 2025. Nella sola Cina, ad esempio, si prevede che il consumo di carne suina diminuirà di circa il 35% nel 2020.
Perché proteine alternative?
Le proteine sono essenziali per mantenere una buona salute e la carne ne è un'ottima fonte. Tuttavia, un crescente numero di consumatori sta diminuendo l'assunzione di carne, adducendo per questa scelta motivazioni come una maggiore attenzione a una vita sana, la preoccupazione per l'ambiente, il benessere degli animali e una maggiore paura delle malattie zoologiche. Mentre il consumo di carne continua ad aumentare insieme alla popolazione globale, cresce anche il consumo di proteine alternative, che ha registrato un notevole incremento a seguito della pandemia globale di COVID-19.
Le piante e altri microrganismi convertono i nutrienti in proteine in modo molto efficiente e gravano meno sulle nostre risorse naturali. Come ingredienti funzionali, aggiungono consistenza e ottimizzano la viscosità, l'emulsificazione, la stabilità, la schiumosità o le proprietà leganti dei grassi in diversi alimenti. Nei mangimi, le proteine vegetali riducono la pressione su produzione zootecnica e acquacoltura. In breve, l'elenco delle applicazioni delle proteine alternative è estremamente diversificato e comprende ad esempio:
- prodotti sostitutivi della carne
- bevande sportive e barrette
- bevande alternative al latte e formule nutrizionali per l'infanzia
- integratori alimentari
- mangimi per bestiame/pesci e animali domestici
- ingredienti funzionali
Una miriade di materie prime tra cui scegliere
L'esplosione della domanda di prodotti vegetariani e vegani ha portato le aziende di trasformazione a sviluppare ulteriori fonti proteiche – non tutte provenienti dal mondo vegetale. Le più comuni sono:
- legumi/leguminose (ad es. piselli, fagioli, lenticchie, ceci, frutta secca, quinoa)
- proteine monocellulari (ad esempio, colture di alghe, lieviti, funghi e batteri)
Nel mercato delle proteine alternative, i formati secchi sono i più comuni. Le proteine in polvere, solitamente concentrate o isolate, presentano una lunga durata di conservazione, hanno un minor ingombro, caratteristica rilevante per lo stoccaggio e la manipolazione, e consentono un maggiore controllo dei costi e della qualità del prodotto. Pur richiedendo un'ulteriore trasformazione e la filtrazione, le forme isolate forniscono più proteine in peso.
I piselli, ad esempio, contengono molti amminoacidi essenziali e sono un'ottima fonte di ferro. Le proteine del pisello sono prive di glutine e ipoallergeniche, il che le rende una valida opzione per chi è sensibile alla soia o al siero di latte. Sono comunemente usate in smoothie e frullati, nei prodotti a base di latte vegetale e possono essere mescolate a cereali e prodotti da forno per migliorare il valore nutrizionale. Gli estratti di piselli sono utilizzati anche nella produzione di pasta – aggiungendo sostanze nutritive ai piatti – e nei prodotti sostitutivi della carne come i filetti e i nugget di pollo e, data la consistenza e il sapore delle proteine dei piselli, sono facili da personalizzare.
Le proteine monocellulari (SCP) vengono prodotte attraverso un processo di fermentazione e come ingredienti sono adatte al consumo umano e all'uso nei mangimi. Un esempio sono le microalghe, che hanno un alto contenuto di proteine, acidi grassi, enzimi, vitamine e minerali. Una volta trasformate e in polvere, possono essere utilizzate in integratori, bevande e cibi vegetariani e molte altre applicazioni industriali. Altre, le micoproteine, sono costituite da funghi naturali. Combinate con glucosio e altri nutrienti durante il processo di fermentazione, hanno una consistenza simile alla carne, risultando ricche di proteine e fibre, che le rendono la scelta ideale per i prodotti sostitutivi della carne appena usciti sul mercato.
Produzione di proteine vegetali– aumentare la redditività con i co-prodotti
La scelta delle materie prime per l'estrazione e la produzione delle proteine da parte dell'industria di trasformazione è influenzata da fattori come la loro disponibilità, il loro prezzo e la loro qualità. Le proteine ricavate da una pianta, che si tratti di soia o piselli, potrebbero essere pari al 25% e il resto amido o olio, ad esempio. Pertanto, sono l'isolamento e la produzione di co-prodotti da flussi secondari ad aumentare la redditività in questo settore – il che, naturalmente, riduce anche gli sprechi.
Ogni materia prima ha una composizione e proprietà uniche e richiede un processo su misura per essere separata in modo efficiente nei suoi singoli ingredienti. I produttori devono quindi considerare quanto segue:
- La proteina che viene ricavata è il prodotto primario o un co-prodotto?
- Il prodotto grezzo viene utilizzato completamente?
Alcune delle possibilità di trasformazione più comuni sono:
- produzione di proteine con amido come co-prodotto (piselli, orzo o grano)
- produzione di proteine con olio come co-prodotto (soia, colza o girasole)
- produzione di amido con proteine come co-prodotto (patate, mais o riso)
L'amido, ad esempio, noto soprattutto per le sue caratteristiche addensanti, è ampiamente utilizzato in tutta l'industria alimentare, mentre le fibre alimentari e dietetiche e i non solidi possono essere lavorati per l'uso nei mangimi o in applicazioni alimentari. Scaglionando la produzione, le aziende di trasformazione possono limitare gli effetti della stagionalità, migliorare la redditività e il ROI. Una possibile ipotesi è quella di lavorare le patate a fine estate e in autunno e poi passare ai piselli il resto dell'anno, dato che hanno una durata di conservazione più lunga; spesso a tale scopo si possono utilizzare le stesse attrezzature o le stesse linee.
Le soluzioni di GEA per una trasformazione efficiente di proteine alternative di alta qualità
Con decenni di know-how nella lavorazione, GEA sta aiutando i fornitori di ingredienti e i produttori alimentari - dalle piccole start-up, alle medie imprese e alle aziende di portata globale - a soddisfare le richieste di purezza e funzionalità dei prodotti. La nostra offerta riguarda:
- preparazione delle materie prime
- estrazione delle proteine
- isolamento e purificazione
- evaporazione
- asciugatura
- trattamento degli effluenti
- sistemi di automazione
Il processo di estrazione completa inizia normalmente con la farina ottenuta da fagioli o semi, ad esempio, seguita da lavorazione a umido, trattamento termico ed essiccazione, con soluzioni integrate nel processo per il trattamento degli effluenti, compreso il riutilizzo dell'acqua e del calore.
GEA offre linee di trasformazione complete per la parte umida, che comprendono separatori e decanter per l'estrazione, la concentrazione, il lavaggio e il recupero delle proteine. Gli esperti in separazione di GEA hanno risolto molte delle problematiche comuni associate alla trasformazione delle proteine. Per evitare la formazione di schiuma e migliorare il tenore proteico, i nostri decanter sono caratterizzati da un design chiuso che consente di eliminare il prelievo di ossigeno con lo scarico in pressione della fase liquida. Un altro problema comune è che i fiocchi di proteine leggeri tendono a galleggiare sopra il livello del liquido nel tamburo del decanter piuttosto che raccogliersi sulla parete del tamburo con il resto dei solidi; nei decanter convenzionali questo porta ad una perdita di prodotto prezioso. Il Decanter per proteine GEA, con il suo esclusivo sistema varipond®, permette di regolare la profondità del bacino tramite aria compressa, mentre un disco aggiuntivo impedisce ai fiocchi di proteine di uscire dal tamburo con il liquido chiarificato. Un altro vantaggio di questa soluzione è una migliore pulibilità del decanter.
Decanter per il recupero delle proteine vegetali
Il decanter per proteine con il sistema GEA varipond® massimizza il tenore proteico
GEA collabora con i clienti per identificare la tecnologia di essiccazione specifica che consenta di ottenere in modo costante le proprietà desiderate per le proteine, tra cui qualità della polvere, dimensioni e densità delle particelle definite con precisione, proprietà di dispersione e di solubilità. I nostri spray dryer monostadio e multistadio combinano lo spray drying e la tecnologia a letto fluido in un unico impianto offrendo un'elevata flessibilità, mentre le opzioni CIP assicurano una pulizia rapida e accurata, riducendo i tempi di fermo. Anche gli essiccatori per solidi GEA (di tipo flash e ring) sono l'ideale per l'essiccazione di amido, fibre, proteine e co-prodotti. Altrettanto importante è che le nostre soluzioni di essiccazione soddisfano i requisiti di efficienza, prestazioni, sicurezza e igiene.
Gli essiccatori GEA sono progettati per soddisfare specifiche esigenze del cliente, fra cui le proprietà desiderate per la polvere finale.
Già in fase di progettazione, GEA è in grado di visualizzare il comportamento dei sistemi di essiccazione e valutare le conseguenze di variazioni progettuali. Ciò è possibile grazie al banco di prova virtuale 3D per spray dryer di GEA – un tool di simulazione, all'avanguardia sul mercato, che si basa sulla fluidodinamica computazionale (CFD). "I clienti vogliono impianti di spray drying progettati specificamente per la loro applicazione che lavorino ad un livello ottimale. In passato, la mancanza di possibilità di eseguire test e la scarsa comprensione dei processi hanno inevitabilmente comportato la necessità di giungere a compromessi, per stare sul sicuro. Oggi, con test virtuali dei processi accurati e dettagliati, è possibile spingere questi confini molto più in là, dando ai clienti un vantaggio commerciale in un mercato competitivo e consentendo loro di sviluppare nuovi prodotti in modo sicuro, rapido ed economico", spiega Kristian M. Ingvorsen, responsabile della CFD in GEA.
Infine, le soluzioni di GEA per il trattamento e il riutilizzo delle acque di processo e per il risparmio energetico, riducono i costi di produzione e l'impatto ambientale. Ciò include la riduzione del consumo di acqua dolce raccogliendo e riutilizzando la condensa dell'evaporatore e riutilizzando il vapore dell'essiccatore. In abbinamento a sistemi di automazione e controllo personalizzati, GEA supporta i clienti nel raggiungimento della massima efficienza dell'impianto.
Testare prima di investire
Insieme al suo portafoglio diversificato e alla sua competenza di prim'ordine nel settore, GEA offre test pilota ben sviluppati che simulano l'intero processo, tenendo conto del tipo di proteina e della funzionalità, nonché della capacità di produzione desiderata. La possibilità di sviluppare nuovi prodotti, applicazioni e formule o di trovare modi per incrementare il valore delle materie prime esistenti prima di investire in nuove attrezzature e linee, riduce notevolmente il rischio del produttore e consente un lancio più rapido sul mercato. Per avere successo i nostri clienti contano molto sui nostri centri di prova e sui nostri esperti in merito a:
- separazione centrifuga (Germania)
- evaporazione e filtrazione a membrana (Germania e USA)
- pastorizzazione e riempimento asettico (Germania)
- essiccazione di solidi e spray drying (Danimarca e USA)
I clienti GEA terminano queste prove pilota con campioni di proteine generalmente adatti al pre-marketing e con la certezza di poter raggiungere risultati coerenti in termini di resa, qualità, efficienza e prestazioni delle macchine e dei processi nei propri impianti. Infatti, molte garanzie di processo GEA si basano sui risultati delle prove pilota condotte con i clienti.
Quando i clienti visitano i nostri centri di prova, mostriamo loro come eseguire i loro processi passo per passo. Se ne vanno non solo con un campione del loro prodotto, ma anche con un bagaglio di conoscenze con le quali potranno prendere decisioni importanti su come impostare il loro processo per ottenere i risultati desiderati".– Detlef Ullmann, responsabile del GEA Process Test Center di Oelde, Germania
– Detlef Ullmann, responsabile del GEA Process Test Center di Oelde, Germania
