La tecnologia di estrusione per la produzione di proteine vegetali testurizzate nei prodotti plant-based

The plant-based protein products are increasingly spreading in the market to meet the growing demand from consumers. The rise in demand is primarily driven by the increasing focus on environmental sustainability. Most of these products aim to become a viable alternative to animal-based ones, especially meat, as they are responsible for some negative environmental effects. To tackle this challenge, research is continuously evolving to find the most efficient production techniques. This thesis aims to delve into the extrusion technology for the production of texturized plant-based proteins (TVP), the main ingredient in plant-based protein products. The raw materials considered for TVP production are mainly soy, wheat, and peas. In addition to these, there is a mention of the reevaluation of some by- products of the food industry to extract other useful protein fractions for formulating plant-based products. Analyzing the two different types of TVP, namely low-moisture TVP (LM-TVP) and high-moisture TVP (HM-TVP), the two extrusion methods required for their obtainment will be discussed. Since the quality of the two types of TVP is influenced by various process parameters, the effects of temperature, humidity, screw speed, and extruder feeding are analyzed. Additionally, alternative techniques such as Shear Cell Technology and electrospinning will be addressed, highlighting their differences. The thesis aims to illustrate some methods of producing plant-based protein foods and understand the critical points of the processes that need improvement. This way, it will be possible to obtain appealing products chosen by consumers to diversify their diet and make it more sustainable.

I prodotti a base di proteine vegetali (plant-based) si stanno diffondendo sempre di più sul mercato per soddisfare la maggior domanda dei consumatori. L’aumento della richiesta è dettato principalmente dalla crescente attenzione verso la sostenibilità ambientale. La gran parte di questi prodotti mira a diventare una valida alternativa a quelli di origine animale, tra tutti la carne, in quanto responsabili di alcuni effetti negativi sull’ambiente. Per cercare di vincere questa sfida, la ricerca è in continua evoluzione per cercare le più efficienti tecniche di produzione. Questa tesi intende approfondire la tecnologia di estrusione per la produzione di proteine vegetali testurizzate (TVP), il principale ingrediente dei prodotti proteici plant-based. Le materie prime prese in considerazione per la realizzazione delle TVP sono principalmente la soia, il grano e il pisello. Oltre a queste si accenna alla rivalutazione di alcuni sottoprodotti dell’industria alimentare per estrarne altre frazioni proteiche utili alla formulazione dei prodotti vegetali. Analizzando le due differenti tipologie di TVP, quali le TVP a bassa idratazione (low-moisture TVP, LM-TVP) e le TVP ad alta idratazione (high- moisture TVP, HM-TVP), si parlerà delle due modalità di estrusione necessarie per il loro ottenimento. Dal momento che la qualità delle due tipologie di TVP è influenzata da diversi parametri di processo, sono analizzati gli effetti di temperatura, umidità, velocità della vite e di alimentazione dell’estrusore. Oltre a ciò verranno affrontate le tecniche alternative di Shear Cell Technology ed elettrofilatura, evidenziandone le differenze. L’obiettivo della tesi è illustrare alcune modalità di produzione di alimenti proteici plant-based e capire quali siano i punti critici dei processi che devono essere migliorati. In questo modo sarà possibile ottenere dei prodotti appetibili che vengano scelti dai consumatori per differenziare la propria dieta e renderla più sostenibile.