Lavorare insieme per il rusk perfetto
L'azienda Roland era insoddisfatta della qualità delle sue fette biscottate senza glutine. Il professor Erich Windhab dell'ETH è stato in grado di aiutarla.
Nel laboratorio di Erich Windhab tutto si concentra sullo sviluppo dei processi. "Siamo completamente attrezzati per la costruzione di prototipi", afferma il professore di Sviluppo dei processi alimentari. Il suo gruppo gestisce officine completamente attrezzate per la meccanica e l'elettronica. Diversi artigiani e ingegneri lavorano a nuove soluzioni per l'industria alimentare. "Due terzi dei nostri progetti sono realizzati in stretta collaborazione con l'industria", spiega Windhab. "E circa la metà di questi sono con le PMI".
Gruppi di lavoro per la cooperazione industriale
Quando Windhab è stato nominato all'ETH nel 1992, ha creato i cosiddetti gruppi di lavoro, ad esempio per l'industria del cioccolato, per il settore dolciario e per i produttori di dessert congelati. Nell'ambito di questi circoli, Windhab invita tuttora due volte all'anno i rappresentanti dell'industria all'ETH per presentare gli ultimi sviluppi del suo laboratorio e, allo stesso tempo, per imparare dall'industria gli argomenti più importanti per gli imprenditori. "Questo ha portato a decine di progetti di collaborazione che ci hanno permesso di assumere 20 dottorandi e di registrare 20 brevetti grazie a 25 milioni di franchi di finanziamenti per la ricerca", riassume Windhab.
Anche la collaborazione tra Windhab e l'imprenditore e maestro panettiere svizzero Marc-André Cornu è iniziata in un gruppo di lavoro di questo tipo. Cornu ha invitato Windhab nella sua fabbrica dopo un incontro nel 2013. La sua azienda familiare Cornu SA di Champagne, Vaud, aveva acquistato nel 2008 la "Roland" di Murten, un noto produttore di pane croccante, fette biscottate, bastoncini e pretzel. All'epoca, Roland stava lavorando per immettere sul mercato un pane croccante senza glutine per soddisfare il crescente numero di persone con intolleranza al glutine. Ma Cornu non era soddisfatto della qualità dei nuovi prodotti. La ricerca di Windhab sulle microschiume ha quindi suscitato il suo interesse.
Ricerca fondamentale sugli impasti
Nell'ambito di un progetto SNSF e UE, il gruppo di Windhab ha studiato se gli impasti altamente viscosi possono essere schiumati ed estrusi. Con un estrusore, le masse viscose vengono continuamente pressate sotto pressione fuori da un'apertura di stampaggio. Il suo team ne ha sviluppato uno per gli esperimenti con gli impasti schiumati. Utilizzando un tomografo a raggi X di sincrotrone presso il PSI di Villigen, hanno studiato il comportamento di strutturazione delle microschiume altamente viscose ed elastiche con bolle d'aria di dimensioni comprese tra 5 e 100 micrometri.
"Il successo di un progetto di questo tipo richiede una volontà ferrea, un obiettivo comune e un buon rapporto interpersonale". Marc-André Cornu, Imprenditore
Cornu ha riconosciuto immediatamente il potenziale di ottimizzazione dei suoi prodotti senza glutine in questa ricerca fondamentale sull'impasto: Il glutine è una proteina a catena lunga che può essere modellata in filamenti elastici mediante lavorazione meccanica, ad esempio mescolando e impastando. In questo modo, le bolle di vapore che si espandono durante la cottura vengono trattenute sotto forma di una struttura di pori in gran parte chiusa, consentendo al pane di lievitare magnificamente. Se manca il glutine, le bolle scoppiano anche quando l'espansione è notevolmente ridotta. Il prodotto cotto non è sufficientemente voluminoso e i pori irregolari danno luogo a una consistenza dura.
Finora il problema è stato parzialmente alleviato con l'aggiunta di emulsionanti e polisaccaridi (addensanti). Tuttavia, questo compromette il sapore e il contributo a una dieta naturale e sana. La ricerca di Windhab ha offerto una possibile soluzione a questo dilemma. In una discussione congiunta, ricercatori e imprenditori hanno sviluppato l'idea di schiumare l'impasto senza glutine con l'estrusore di Windhab, in modo che la fetta biscottata abbia già in gran parte la struttura e il volume della schiuma desiderati prima della cottura. Il successivo processo di cottura servirebbe solo a solidificare la schiuma e a rimuovere l'acqua.
Percorsi decisionali brevi
"Cornu è un imprenditore testardo", afferma Windhab. "Se un'idea gli piace dopo un esame approfondito, dice semplicemente: 'La faremo!" Per il ricercatore, questa è la differenza più importante rispetto alle collaborazioni con le grandi aziende: "In questo caso, la moltiplicabilità di una tecnologia sviluppata congiuntamente è solitamente maggiore. D'altra parte, i processi decisionali nelle PMI sono molto più brevi".
Windhab e Cornu hanno creato il progetto "TopGlu0" e lo hanno presentato alla CTI (ora Innosuisse) per ottenere un finanziamento. La Confederazione Svizzera ha concesso 769.000 franchi svizzeri per una collaborazione di ricerca triennale. Ciò ha permesso al gruppo di Windhab di costruire il primo estrusore pilota nel 2013, con un volume di produzione fino a 50 chilogrammi di pasta microschiumata all'ora. Il progetto è stato poi portato su scala industriale. Windhab ha coinvolto il produttore svizzero di macchine Bühler.
Windhab è riuscita a convincere i dirigenti di Bühler che l'estrusore progettato ha prospettive nella tecnologia alimentare che vanno ben oltre la Roland. Se l'impasto schiumato e altamente viscoso poteva essere utilizzato per produrre fette biscottate senza glutine per la Roland, nulla avrebbe impedito di introdurre il processo nel mercato dei prodotti da forno freschi o in altri settori alimentari. "Un'innovazione di solito ha un impatto più ampio", afferma Windhab.
Il processo di estrusione sviluppato potrebbe in futuro essere abbinato ad altri nuovi processi di cottura, attualmente in fase di sperimentazione presso l'ETH. "Questo potrebbe ridurre i tempi di cottura di oltre cinque volte", il che significa linee di cottura più corte, meno energia e costi inferiori.
Bühler si è convinto. Nel 2016, i tre partner hanno lanciato un altro progetto di Innosuisse, "Glu-0-Z-Tec", sostenuto dalla Confederazione Svizzera con circa mezzo milione di franchi. Bühler ha inizialmente fornito un estrusore per pasta standard, che i tecnici di Windhab hanno adattato e testato con successo per la produzione di microschiuma. Il processo ora fornisce una produzione di pasta di circa 300 chilogrammi all'ora. L'entrata in funzione dell'impianto di produzione presso lo stabilimento Roland è prevista per la primavera del 2019.
Tempo di innovazioni radicali
Dalla prima idea di ricerca in laboratorio all'avvio dell'attività sono passati otto anni. "? un periodo piuttosto breve per le innovazioni radicali", afferma Windhab. Per l'imprenditore Cornu, invece, la tempistica del progetto è stata la sfida più grande, poiché il mercato è in continua evoluzione. "Se siamo sfortunati, dopo sei anni non ci sarà più un mercato per il prodotto che volevamo sviluppare inizialmente".
Nel caso attuale, tuttavia, i partner del progetto sono stati fortunati. Le previsioni di mercato per i prodotti senza glutine sono ancora in forte crescita. Il problema delle diverse scale temporali è in una certa misura insito nelle collaborazioni per l'innovazione radicale, spiega Windhab. All'inizio di una collaborazione industriale, le aspettative reciproche, il corso del progetto e le tappe sono chiaramente definite. "Ma durante il processo di sviluppo si arriva sempre a un punto in cui bisogna scartare i piani originali e aprire nuove strade. Ma soprattutto nei momenti di incertezza - Windhab li chiama "fasi di calma" - diventa chiaro se c'è una base di fiducia tra i partner e se la chimica è giusta. "Cornu è dello stesso parere: "Per il successo di un progetto come questo sono necessari una volontà ferrea, un obiettivo comune e, soprattutto, un buon rapporto interpersonale".