Emulsioni strutturate per prodotti dolciari a base cerealicola

Università della Calabria

Risultato della ricerca:

La ricerca sviluppata essenzialmente nell’ambito di un progetto PON, ha raggiunto l’obiettivo di produrre un materiale innovativo, basato sull’olio d’oliva come ingrediente principale, che
incrementandone notevolmente le caratteristiche di consistenza senza ricorrere a processi di trans-esterificazione o di idrogenazione, ne mantiene le proprietà salutistiche ascritte ai grassi
insaturi. L’olio spalmabile è stato oggetto di un brevetto valorizzato dallo spin off R&DCal.

La maggiore consistenza aumenta il contenuto di servizio di oli, come quello d’oliva, eliminando le caratteristiche negative legate allo stato liquido, che li esclude dalle produzioni dove è richiesta una opportuna lavorabilità, aprendoli a nuovi campi di applicazione (mantecazione, salse spalmabili, prodotti dolciari, ecc.). Mediante una tecnica innovativa di strutturazione fisica degli oli detta organogelazione, è stato possibile realizzare emulsioni di acqua in olio strutturate, con elasticità e consistenza paragonabili a quelle del burro e della margarina, ad alto contenuto di olio (più del 60% in peso) indirizzate a differenti impieghi industriali, in cui, per garantire l’efficacia del mescolamento con altri ingredienti (impasti, gel, sciroppi, ecc.), è richiesta una
lavorabilità da semisolido.

I settori industriali di potenziale interesse per l’applicazione di questo nuovo prodotto sono in primis quello alimentare, ma anche quello cosmetico, nutraceutico e farmacologico. In particolare, sono state realizzate emulsioni che possono essere utilizzate come semilavorato per l’industria dolciaria adatte per la produzione di pasta sfoglia, choux, bignè etc., costituendo, così un valido succedaneo di alta qualità della margarina o del burro di origine animale, quindi interessante per soggetti con specifiche esigenze salutistiche o dietetiche, o perché afflitti da specifiche intolleranze, o con motivazioni ideologiche.

Queste emulsioni sono state utilizzate per realizzare prototipi di diverse tipologie di prodotti dolciari, sostituendo le margarine industriali di uso corrente e paragonandone i risultati. I prototipi hanno riguardato impasti lievitati e non, richiedendo la messa a punto di una adatta ingredientistica e di condizioni di processo idonee al nuovo prodotto.

I prodotti finali, sviluppati seguendo le indicazioni di affermati artigiani operanti nel settore, riguardano: pasta frolla senza lievitazione (frollini), pasta lievitata (panettoni, choux, bignè), pasta sfoglia surgelabile (cornetti). Per tutti prodotti è stato esaminato il processo produttivo, modificandolo per garantire la qualità del risultato, ne sono stati verificati la shelf life e il valore nutrizionale.
Presentati in diverse occasioni istituzionali (notte dei ricercatori, Convegni, workshop), sono stati offerti ai partecipanti eseguendo anche una analisi statistica sulla loro accettabilità, avendone un riscontro molto positivo ed incoraggiante per la possibilità di una immediata industrializzazione.

Riferimento a finanziamenti precedenti:

I risultati derivano dal progetto di ricerca PON01_00293 “Spread Bio Oil – Sviluppo di nuovi processi tecnologici per la produzione di emulsioni innovative a base d’olio d’oliva biologico a
consistenza controllata“, Progr. Op. Naz. “Ricerca e Competitività 2007-2013” Settore Sistema Agroalimentare.
Le attività svolte in questo progetto hanno riguardato la messa a punto del processo di emulsificazione, produzione di oli spalmabili, lo sviluppo di idonei package, l’applicazione al settore alimentare per la produzione di prodotti arricchiti (principi attivi, nutrienti ed aromi) e di semilavorati per l’industria alimentare e l’applicazione al settore cosmetico/farmaceutico.
Nell’OR2 sono stati realizzati prototipi di dolci a base cerealicola con grassi insaturi strutturati (olio d’oliva) mediante organogelazione.
È attualmente in corso il progetto POR FESR 2014/2020 “FAT FOR FIT” (CUP J28C17000330006) per lo studio di organogel con diversi oli, indirizzati ad una linea dolciaria biologica.

Innovatività rispetto a soluzioni già esistenti:

I prodotti dolciari a base cerealicola, e non solo, sono preparati usando burro o margarine principalmente per la loro consistenza semisolida che ne consente la lavorabilità. Proprio per questo motivo negli ultimi anni si è affermato l’uso dell’olio di palma che ha un’elevatissima lavorabilità ed un basso costo. Questo è dovuto alla presenza naturale di un alto contenuto di acidi grassi saturi che però sono insalubri comportando un più elevato rischio cardiovascolare, mentre ad esempio l’olio d’oliva o l’olio di girasole, ricchi di grassi insaturi, sono salubri ma liquidi.
Le tecnologie di trans-esterificazione o di idrogenazione hanno reso questi ultimi solidi attraverso la saturazione dei doppi legami dei trigliceridi mono e poliinsaturi, ma eliminando il loro valore salutistico.
Gli studi iniziati dal gruppo proponente all’inizio degli anni 2000 (circa 15 pubblicazioni scientifiche sull’argomento) hanno portato alla messa a punto di un processo innovativo (organogelazione) che si basa sulla creazione all’interno del grasso di una gabbia fisica, mediante una cristallizzazione guidata, che riduce fisicamente la mobilità dei trigliceridi incrementando la consistenza.

I nuovi prodotti sono quindi progettati in funzione della loro opportuna micro/nano struttura costruita ad hoc piuttosto che di quella molecolare e del loro uso. Consistenza, plasmabilità, versatilità, lavorabilità sono proprietà rilevanti delle produzioni high-tech come quelle alimentari, tutte dipendenti dalla strutturazione chimico-fisica. Questo nuovo grasso ha aperto un’opportunità di applicazione diretta ai prodotti dolciari a base cerealicola perché le loro ricette presentano spesso notevoli percentuali di grassi.
La realizzazione dei prototipi ha richiesto la rivisitazione del processo (tempi e temperature di miscelazione, lievitazione e di cottura) quando si usa un grasso strutturato. Allo stato attuale
non sono presenti sul mercato prodotti paragonabili per composizione a quelli proposti.

Titoli di proprietà intellettuale:

I risultati della ricerca, per quanto riguarda lo sviluppo dell’emulsione come formulazione e processo di realizzazione, sono stati coperti dal brevetto italiano IT RM20120024 concesso nel 2012 “Oli vegetali spalmabili a reologia controllata metodologia e formulazione” internazionalizzato nel 2013 come “Rheologically-controlled vegetable spread oils” WO2013111058 .
L’Università della Calabria, in quanto titolare, lo ha dato in licenza per la sua valorizzazione allo spin off R&DCal, che ne ha concesso l’uso alla Reolì srl di cui lo spin off partecipa per il 10%.
Reolì ha realizzato nel 2016 un sito produttivo a Corigliano producendo un olio d’oliva e un olio di girasole entrambi spalmabili.

Principali applicazioni e mercato di riferimento:

La consistenza dell’emulsione è modulabile in maniera tale da poterla adattare al processo di produzione di prodotti dolciari a base cerealicola sia della tipologia pasta acida (lievitati), sia del tipo pasta choux, sia pasta frolla (basso contenuto d’acqua), sia pasta sfoglia (proprietà di puffing), in cui al posto del burro o della margarina è presente un olio strutturato (olio d’oliva o di girasole).
Questo consente di realizzare non solo prodotti qualificabili nel settore salutistico, ma, anche, di aprirsi al mercato dei prodotti privi di lattosio e di glutine, da destinare a consumatori che o per scelte ideologiche o per motivi di intolleranza non assumono prodotti con burro o suoi derivati, e/o con glutine. In particolare una applicazione sono i prodotti lievitati a pasta acida della tipologia “ricorrenza”, come Panettone, Pandoro o Colombe, che prevedono nella loro ricetta originale un notevole quantitativo di fase grassa.
L’uso del grasso strutturato al posto del burro o del grasso di palma, consente di inserire questo prodotto in una linea salutistica attualmente emergente, ciò è vero in particolare quando si usa
olio d’oliva strutturato che vanta proprietà di salubrità, con assenza completa di lattosio, e, utilizzando farine prive di glutine, si può accedere al mercato dei prodotti per celiaci.
Tutta la produzione di biscotti o torte potrebbe trarre giovamento per entrambi i mercati citati potendosi favorevolmente applicare le emulsioni alla pasta choux (grasso farina e uova), alla
pasta frolla (short dough a basso contenuto d’acqua) e alla pasta sfoglia, in particola diretta alla surgelazione.
Prototipi di tutti questi prodotti sono stati già realizzati con risultati molto incoraggianti.

Infine, si può allargare l’uso dei grassi strutturati ad altri prodotti alimentari le cui caratteristiche necessitano la presenza di una struttura sopramolecolare forte, come creme e gelati, aprendo
anche questi prodotti ai mercati sopracitati. Il mercato di riferimento è la produzione di dolci a base cerealicola che ha mostrato il raddoppio del fatturato negli ultimi dieci anni, passando da 1,1 Mld a circa 2 Mld di euro.

La produzione nazionale di prodotti da forno è rappresentata per circa il 50% in volume dalla “biscotteria”, mentre il 10% del volume di produzione è invece relativo ai prodotti lievitati di ricorrenza, tra i quali pandori, panettoni, colombe etc. Questo mercato guadagna interesse e volumi di vendita alla luce di nuove esigenze salutistiche e diete particolari (prodotti bio, gluten
free etc.).
La crescita della produzione di prodotti da forno è confermata dall’andamento della produzione nazionale di farina di frumento tenero, che evidenzia un incremento annuo (+0,6%) con più di 3 milioni di tonnellate nel 2016. L’offerta nazionale dei prodotti da forno è stabilmente al di sopra di 1 milione di tonnellate, in aumento nel medio periodo (+0,8% annuo), soprattutto in ragione del consolidamento dell’export, oltre che dal consumo interno.
Gli scambi con l’estero dei prodotti da forno sono in attivo e rappresentano, infatti, poco meno del 5% del valore dell’export nazionale dei prodotti alimentari (dati ISMEA, 2015). Attualmente si assiste ad un incremento di prodotti con formulazione variata sia per aggiunte sia per esclusione dei classici componenti.

Sono individuabili delle linee di tendenza generali che orientano la gamma di offerta in una logica di rapido adeguamento alle sempre più mutevoli richieste del mercato. Proprio in tale logica per esempio i prodotti gluten free hanno assunto una crescente popolarità in quanto apprezzati anche da consumatori non necessariamente affetti da intolleranze, che percepiscono questi prodotti come più digeribili.

Con queste tendenze si allinea il settore dei prodotti dolciari da forno allargando o variando l’ingredientistica classica con altri componenti funzionali in modo di attrarre nuove fasce di consumatori più sensibili agli aspetti salutistici.

Esigenze per l’ulteriore sviluppo – Industrializzazione:

Le prove effettuate finora nell’ambito della ricerca sono state artigianali e solo su impasti contenenti glutine, anche se è stato esplorato l’utilizzo di diverse miscele di amidi. Un primo set up dei parametri di processo ha riguardato l’ingredientistica in termini di misure di proprietà reologiche di consistenza, definendo un impasto standard di riferimento rispetto al quale sono state valutate le deviazioni derivanti dalle alterazioni dovute ai nuovi ingredienti, dai tempi e dalle temperature di lavoro.
Risulta pertanto necessario passare dalla fase laboratoriale ad una produzione da effettuare su scala pilota reale, per ottimizzare i parametri di processo. La scala può essere limitata ad una
piccola produzione implementabile successivamente in funzione delle richieste del mercato. In altre parole non si pensa che sia opportuno partire con impianti continui di grossa produttività,
ma ci si può limitare ad un produzione batch dell’ordine di grandezza di un affermato laboratorio artigianale. Questa scelta già contiene anche una sperimentazione reale diretta alla vendita, puntando in particolare su prodotti diretti a persone affette da allergie o con specifiche scelte ideologiche o personali di salubrità.
Una successiva, eventualmente necessaria, industrializzazione potrebbe essere coperta semplicemente moltiplicando il processo messo a punto in particolare per i prodotti diretti a mercati di nicchia.

In sintesi si tratta di realizzare un processo capace di realizzare i parametri di processo già determinati su scala laboratoriale, modificando all’occorrenza impianti già esistenti (rampe termiche, velocità variabili, tempi di miscelazione), così da essere già su una scala produttiva reale.

Codice:

0116

Area di Innovazione:

Agroalimentare - Innovazione di prodotto/processo nell'industria alimentare