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Die Herstellung von Sojaprotein, welches in der Regel aus dem durch Extrahieren des öls aus
Sojabohnenmehl erhaltenen Rückstand gewonnen wird, ist nach zahlreichen bekannten Verfahren, beispielsweise dem Verfahren gemäss der USA-Patentschrift Nr. 3, 303, 182 möglich. Falls Sojaprotein zum Verbrauch durch
Menschen oder Tiere bestimmt ist, wird es in der Regel als essbares Protein bezeichnet. In dem nach den bekannten Verfahren erhältlichen Sojaprotein liegen Proteine in einem sehr hohen Prozentsatz vor, weshalb
Sojaprotein einen beträchtlichen Nährwert besitzt.
Es ist nun bekannt, dass aus Sojabohnen hergestelltes Protein einen unerwünschten Geruch und Geschmack besitzt, vor allem bitter ist. Die Ursachen für den unerwünschten Geschmack von Sojaprotein sind nicht bekannt, jedoch wird angenommen, dass dieser unerwünschte Geschmack auf am Proteinmolekül in Spuren zäh haftende oder in das Proteinmolekül in Spuren eingebaute Stoffe zurückzuführen ist. Sojaprotein hat, wie viele andere pflanzliche Proteine häufig eine sehr komplizierte, meist schraubenförmige oder gebündelte Molekülstruktur, welche das Zurückhalten solcher Geschmacks- und Geruchsstoffe begünstigt.
Es sind nun in den letzten
Jahrzehnten zahlreiche Versuche unternommen worden, den die ausgedehnte Verwendung von pflanzlichen
Proteinen, insbesondere Sojaprotein, für Ernährungszwecke hinderlichen unliebsame Geschmack und Geruch zu beseitigen, jedoch konnte in den meisten Fällen der unliebsame Geschmack und Geruch nur etwas gemildert werden. Nach bekannten Vorschlägen werden spezielle Reagentien, beispielsweise Essigsäure, Salzsäure,
Schwefelsäure, Phosphorsäure oder schwefelige Säure aber auch verdünnter Ammoniak, Kohlendioxyd, Äthylenoxyd, mit Dampf verdünntes Kohlendioxyd, Stickstoff usw., zugesetzt.
Gemäss solchen bekannten
Vorschlägen wird das öl aus Sojabohnenmehl mit Äthanol extrahiert und der Extraktionsrückstand enzymatisch behandelt und/oder im Autoklaven bzw. in einem offenen Kessel, gegebenenfalls unter Rühren, auf
Siedetemperatur erhitzt, jedoch treten insbesondere bei längerem Erhitzen der Produkte auf Temperaturen über etwa 700C wegen Gelatinierung Schwierigkeiten auf, die die Brauchbarkeit des Produktes wesentlich beeinträchtigt, da das Produkt äusserst zäh wird, gummiartige Konsistenz erlangt, schwer verdaulich wird und im
Wasser im wesentlichen unlöslich bzw. nicht quellbar wird.
Die Eigenschaften des so erhaltenen Produktes können nur durch mehrstündiges Erhitzen und damit chemischen Abbau verändert werden, jedoch ist dies rein verfahrenstechnisch und auch deshalb nicht erwünscht, weil damit die Verwendbarkeit des Produktes eingeschränkt wird. Beim Erhitzen von Sojaprotein im Autoklaven entstehen sogar normalerweise nahezu ungeniessbare Produkte.
Selbst wenn Sojaprotein in der angegebenen komplizierten und teuren Weise aufgearbeitet wird, ist im Endprodukt der bittere bzw."bohnige"Geschmack und Geruch festzustellen, obwohl in der Regel diese Produkte als mild schmeckend bezeichnet werden. Die Anwesenheit dieses unerwünschten Geschmacks hat letzteren Endes den Verkauf solcher Produkte verhindert es sein denn, dass der Geschmack dieser Produkte durch andere Geschmacksstoffe maskiert werden konnte oder dass diese Produkte in Nahrungsmittel eingearbeitet wurden, welche für Personen ; beispielsweise Kleinkinder, bestimmt waren, die nicht in der Lage waren Klage zu führen. Unter Verwendung von Sojaproteinen hergestellte Nahrungsmittel können nicht als Ersatz für vollkommen mild schmeckende Produkte, beispielsweise Milch, angesehen werden, da der Beigeschmack sofort feststellbar ist.
Dieser Beigeschmack ist eine äusserst störende Tatsache.
Weiters werden durch eine Wärmebehandlung von pflanzlichen Proteinen, insbesondere Sojaprotein, die wesentlichen Eigenschaften derselben in der Regel drastisch verändert. So ist beispielsweise die Dispergierbarkeit solcher, nicht wärmebehandelter pflanzlicher Proteine in Wasser (die Fähigkeit dieser Proteine in Wasser zu einem Teil eine kolloide Suspension zu bilden und zum andern Teil sich in Wasser zu lösen) in der Regel relativ hoch und beträgt etwa 87%, jedoch sinkt diese Dispergierbarkeit beim Erhitzen der pflanzlichen Proteine häufig auf etwa 20% ab, so dass sich wärmebehandelte pflanzliche Proteine nicht zu wässerigen Dispersionen von milchähnlichem Aussehen verarbeiten lassen.
Die Dispergierbarkeit soll zumindest 50%, in der Regel mindestens 75%, betragen, um Dispersionen der gewünschten Konsistenz herstellen zu können, jedoch wird bei bekannten pflanzlichen Proteinen mit zunehmender Dispergierbarkeit derselben auch der Beigeschmack stärker spürbar, was vor allem darauf zurückzuführen ist, dass bei niedriger Dispergierbarkeit des pflanzlichen Proteins auch die den Beigeschmack bewirkenden und im Proteinmolekül eingeschlossenen Stoffe schlecht verteilt werden.
Alles in allem sieht sich gegenwärtig der Fachmann einander widersprechenden Forderungen gegenüber, wenn er einerseits die Dispergierbarkeit von Sojaprotein möglichst ausgeprägt erhalten soll und dennoch versuchen soll, den bitteren Beigeschmack und den unerwünschten Geruch von Sojaprotein (welcher mit zunehmender Dispergierbarkeit des Sojaproteins sinnenfälliger wird) auf ein erträgliches Ausmass zu verringern.
Es ist nun Ziel der Erfindung ein Verfahren zum Entbittern von isoliertem Sojaprotein zu schaffen, welches vom sogenannten bitteren oder bohnigen Beigeschmack und unerwünschtem Geruch so weitgehend befreit ist, dass es zu einwandfrei mild schmeckenden Produkten, beispielsweise Milch, verarbeitet werden kann und hiefür erforderliche hohe Dispergierbarkeit besitzt.
Dementsprechend ist ein Verfahren zum kontinuierlichen Entbittern von isoliertem Sojaprotein durch gegebenenfalls unter Druck erfolgendes Erhitzen auf über 100 C gemäss der Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass eine wässerige Aufschlämmung des isolierten Sojaproteins mit
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7105 C, vorzugsweise 105 bis 205 C, insbesondere 140 bis 160 C erhitzt und kurze Zeit, vorzugsweise einige
Sekunden, unter Druck, zweckmässig unter einem eine Verdampfung verhindernden Druck, auf dieser
Temperatur gehalten wird, worauf der Druck plötzlich aufgehoben wird, und die entstandenen, die unerwünschten Geschmacks- und Geruchsstoffe enthaltenden Dämpfe von der Aufschlämmung abgetrennt werden, worauf gegebenenfalls das erhaltene Produkt getrocknet,
insbesondere sprühgetrocknet, wird. Da im
Rahmen des erfindungsgemässen Verfahrens die einen PH-Wert von weniger als 8 besitzende wässerige
Aufschlämmung von isoliertem Sojaprotein während des Erhitzens stark mechanisch durchgearbeitet wird, können die im isolierten Sojaprotein eingeschlossenen störenden Geruchs- und Geschmacksstoffe so weit freigesetzt werden, dass sie bei der auf das Erhitzen folgenden Druckentspannung, der wässerigen Aufschlämmung mit dem entstehenden Wasserdampf aus der wässerigen Aufschlämmung praktisch restlos entweichen können, so dass zuletzt ein Sojaprotein erhalten wird, das keinen Beigeschmack mehr besitzt und direkt als Nahrungsmittel verwendet werden und ohne weiteres mit andere Geschmacksstoffe enthaltenden Produkten vermischt werden kann ohne den Charakter dieser Geschmacksstoffe irgendwie zu verändern.
Für das Entbittern des isolierten
Sojaproteins ist ein geringerer PH-Wert als 8 der zu verarbeitenden wässerigen Aufschlämmung des isolierten
Sojaproteins wesentlich, da bei solchen PH-Werten die im Proteinmolekül eingeschlossenen Geruchs- und
Geschmacksstoffe leichter zugänglich gemacht werden können ; ein unter dem Wert 8 liegender PH-Wert ist aber auch deshalb wichtig, weil bei oberhalb des Wertes 8 liegenden PH-Werten der wässerigen Aufschlämmung ein
Endprodukt mit unerwünscht seifigem Geschmack erhalten wird.
Da im Rahmen des erfmdungsgemässen
Verfahrens weiters die wässerige Aufschlämmung nur kurze Zeit, vorzugsweise einige Sekunden bis einige
Minuten, auf die gewählte Erhitzungstemperatur erhitzt wird, kann ein hydrolytischer Abbau des Sojaproteins vermieden und ein Endprodukt mit einer etwa der Dispergierbarkeit des Ausgangsstoffes entsprechenden
Dispergierbarkeit erhalten werden ; bei Wahl längerer Erhitzungszeiten ist es allerdings möglich, das Sojaprotein zu einem mehr oder weniger grossen Teil in ein derartiges Produkt überzuführen und damit die Dispergierbarkeit des Endproduktes dem endgültigen Verwendungszweck entsprechend anzupassen.
Das nach dem erfindungsgemässen Verfahren erhaltene, entbitterte Sojaprotein ist auch in trockener Form äusserst leicht dispergierbar trotzdem es im Zuge eines Verfahrens erhalten wurde, bei welchem in der Regel wesentlich höhere
Temperaturen eingehalten werden als sie bei jenen bekannten Verfahren zum Behandeln von Sojaprotein eingehalten werden, die bereits ein Sojaprotein mit schlechter Dispergierbarkeit liefern ; der Grund hiefür liegt darin, dass im Rahmen des erfindungsgemässen Verfahrens die hohen Arbeitstemperaturen nur während sehr kurzer Zeit auf das Sojaprotein wirken. Falls im Rahmen des erfindungsgemässen Verfahrens mit so kurzen Erhitzungszeiten gearbeitet wird, dass ein Gelieren des Sojaproteins vermieden wird, wird ein entbittertes
Sojaprotein mit einer Dispergierbarkeit von etwa 86% oder mehr erhalten.
Das erfindungsgemässe Verfahren ist auch insofern von Vorteil als es stets reproduzierbare Ergebnisse zu erzielen gestattet und die Farbe des Endproduktes im Vergleich zur Farbe des Ausgangsproduktes von gelblich nach weiss verschoben wird und der Farbe von Magermilch sehr ähnlich wird, womit im Endeffekt im Rahmen des erfindungsgemässen Verfahrens ein Austauschstoff für magere Trockenmilch erhalten wird, der sich von magerer Trockenmilch nicht unterscheidet.
Das erfindungsgemässe Verfahren besitzt weiters den Vorteil, dass spezielle Zusätze nicht erforderlich sind und auch die durchzuführenden Verfahrensschritte weder teuer noch langwierig sind.
Bei den bisher bekannten Verfahren zum Behandeln von isoliertem Sojaprotein werden die in diesem isolierten Sojaprotein enthaltenen störenden Geruchs- und Geschmacksstoffe trotz allfälligem Einhalten von Temperaturen über 1000C nicht entfernt, da nicht sämtliche der für das erfindungsgemässe Verfahren wesentlichen Massnahmen getroffen werden.
Bei der Herstellung von isoliertem Sojaprotein nach dem Verfahren gemäss der USA-Patentschrift Nr. 3, 303, 182 kann zwar die wässerige Aufschlämmung von durch Extrahieren von öl befreitem Sojabohnenmehl auf Temperaturen über 1000C erhitzt werden, jedoch geschieht dies nur zu dem Zwecke, ein steriles Endprodukt zu erhalten, in welchem die Enzyme inaktiviert sind, und es wird die erhitzte Aufschlämmung auch nicht plötzlich entspannt, um mit dem entstehenden Wasserdampf die störenden Geruchsund Geschmacksstoffe abzudampfen, was nach den Angaben in dieser Patentschrift auch keinen vollen Erfolg gewährleisten würde, da die wässerige Aufschlämmung vor dem Erhitzen keinen starken Scherkräften ausgesetzt worden ist.
Auch beim Verfahren gemäss der USA-Patentschrift Nr. 3, 047, 395, gemäss welcher aus entöltem Sojabohnenmehl direkt ein fleischähnliches Nahrungsmittel hergestellt werden soll, also isoliertes Sojaprotein nicht als Ausgangsstoff verwendet wird, wird die wässerige Aufschlämmung des entölten Sojabohnenmehl nach dem Erhitzen auf Temperaturen über 100 C nicht plötzlich entspannt, so dass auch bei diesem bekannten Verfahren eine wesentliche Voraussetzung für das Entfernen störender Geruchs- und Geschmacksstoffe aus dem Ausgangsstoff nicht gegeben ist.
Um im Rahmen des erfindungsgemässen Verfahrens die wässerige Aufschlämmung des isolierten Sojaproteins möglichst rasch auf die gewünschte Temperatur zu erhitzen ist es gemäss der Erfindung zweckmässig für das Erhitzen der Aufschlämmung Wasserdampf unter Druck in diese Aufschlämmung einzuleiten. Hiebei ist es zweckmässig gemäss der Erfindung so vorzusehen, dass die Aufschlämmung und Wasserdampf über nahe beieinander zweckmässig konzentrisch zueinander angeordnete Düsen unter Druck in eine Druckhaltezone eingebracht wird.
Auf diese Weise ist es nicht nur möglich die wässerige Aufschlämmung innerhalb kürzester Zeit
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auf die gewünschte Temperatur zu erhitzen sondern auch möglich die Aufschlämmung äusserst starken
Scherkräften auszusetzen und damit die im Sojaprotein enthaltenen störenden Geruchs- und Geschmacksstoffe so weitgehend freizulegen, dass sie während des später vorzunehmenden Entspannens der erhitzten Aufschlämmung praktisch quantitativ mit dem entstehenden Wasserdampf abgezogen werden können. Es ist weiters zweckmässig gemäss der Erfindung die Aufschlämmung nach der auf das Erhitzen folgenden Haltezeit durch eine Düse auszupressen, da dann das erhitzte Gemisch durch das plötzlich verdampfende Wasser fein zerteilt wird und die zu entfernenden Geruchs- und Geschmacksstoffe sofort aus der Aufschlämmung austreten und abgezogen werden können.
Beim Auspressen der Aufschlämmung durch eine Düse hindurch kann die in einer Vorrichtung zur kontinuierlichen Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens vorgesehene Haltezone klein bemessen, beispielsweise als Rohr ausgebildet sein, durch dessen Länge im Zusammenhang mit der Fördergeschwindigkeit die Haltezone bestimmt ist. Es ist im Rahmen des erfindungsgemässen Verfahrens weiters zweckmässig die
Aufschlämmung auf einen niedrigeren Druck als Atmosphärendruck zu entspannen, da dann auch bei die
Temperatur von 1050C nur wenig überschreitenden Temperaturen in der Haltezone beim Druckentspannen der wässerigen Aufschlämmung eine für das vollständige Entfernen der störenden Stoffe aus der Aufschlämmung ausreichend grosse Menge an Wasserdampf entstehen kann.
In weitaus den meisten Fällen ist es zweckmässig, aus der beim Druckentspannen der Aufschlämmung erhaltenen Aufschlämmung des entbitterten Sojaproteins durch Sprühtrocknen oder Strahltrocknen ein Pulver herzustellen, das sodann zu einer einen PH-Wert von 5, 7 bis 7, 5 aufweisenden wässerigen Aufschlämmung verarbeitet werden kann.
Das für das erfindungsgemässe Verfahren als Ausgangsstoff benötigte isolierte Sojaprotein kann wie folgt hergestellt werden.
Sojabohnen werden in üblicher Weise zerkleinert oder gemahlen, worauf das erhaltene Mehl entweder in üblicher Weise mittels einer Schneckenpresse oder vorzugsweise durch Extraktion mittels für den vorliegenden
Zweck üblichen Lösungsmitteln von öl befreit wird. Der so erhaltene Rückstand, welcher in Form von
Presskuchen oder in Form von Flocken vorliegt, enthält zahlreiche Stoffe, darunter verschiedenste Proteine,
Zucker und Pflanzenfasern. Die Proteine und die Zucker werden aus dem erhaltenen Rückstand vorzugsweise herausgelöst, was beispielsweise dadurch erfolgen kann, dass der Rückstand in Wasser eingebracht und der
PH-Wert des Gemisches mittels eines für die Nahtungsmittelherstellung geeigneten alkalischen Stoffes wesentlich über 7 angehoben wird.
Brauchbare alkalische Stoffe sind unter anderem Natriumhydroxyd, Kaliumhydroxyd,
Calciumhydroxyd oder andere in der Lebensmittelindustrie allgemein verwendete alkalisch reagiernde Stoffe. Da erhaltene Gemisch wird sodann so lange, in der Regel über 30 min, gekocht, bis die Proteine und die Zucker in
Lösung gegangen wind, worauf aus dem nunmehr vorliegenden Gemisch die Feststoffe, beispielsweise mittels eines Siebes und/oder durch Zentrifugieren, von der Flüssigkeit abgetrennt werden, die sodann zweckmässig in einen Absetzbehälter übergeführt wird, um darin feine Feststoffe absetzen zu lassen. Die in Lösung gegangenen
Proteine werden sodann durch Absenken des pH-Wertes auf den isoelektrischen Punkt, in der Regel bei.
PH = 4, 6 bis 4, 9, des Proteins ausgefällt, wobei als Säure eine der für Nahrungsmittelzwecke brauchbaren Säure, beispielsweise Essigsäure, Phosphorsäure, Zitronensäure, Weinsäure od. dgl., verwendet wird. Die ausgefällten Proteine werden von der Flüssigkeit, beispielsweise durch Zentrifugieren abgetrennt und dann mit Wasser gewaschen, um anhaftende Zucker so weitgehend als möglich zu entfernen (Zucker bleibt nur in geringen, praktisch nicht entfernbaren Spuren zurück). Der gewaschene Niederschlag wird sodann in Wasser aufgeschlämmt, womit ein Ausgangsmaterial vorliegt, welches für das erfindungsgemässe Verfahren am besten geeignet ist.
Es ist allerdings durchaus möglich, im Rahmen des erfindungsgemässen Verfahrens auch sogenannte "Soja-Vollmilch","Soja-Magermilch"oder eine Suspension von feinem Sojamehl in Wasser als Ausgangsstoff zu verwenden.
Wie in der oben angegebenen Weise erhaltene Aufschlämmung kann entweder direkt oder nach vorhergehendem Trocknen und darauf folgendes erneutes Aufschlämmen in erfindungsgemässer Weise weiterverarbeitet werden. Falls die erhaltene Aufschlämmung getrocknet wird, geschieht dies vorzugsweise nach irgendeinem der zahlreichen Sprühtrocknungsverfahren oder einem hiezu äquivalenten Verfahren, um die Dispergierbarkeit des Trockenproduktes in Wasser zu bewahren. Das erhaltene Trockenprodukt kann praktisch beliebig lange gelagert aber auch sofort zwecks Weiterverarbeitung in Wasser aufgeschlämmt werden.
Es zeigte sich allerdings, dass das aus getrocknetem und erneut aufgeschlämmten Material erfindungsgemäss hergestellte Endprodukt qualitativ nicht so hochwertig ist, wie das aus der wie oben hergestellten Proteinaufschlämmung also unmittelbar erhaltenen Proteinaufschlämmung hergestellte Endprodukt, was sich vor allem bei der Herstellung eines Austauschstoffes für Milch zeigt.
Der pH-Wert der erfindungsgemäss zu verarbeitenden Aufschlämmung muss bei Herstellung eines in Wasser eine hohe Dispergierbarkeit aufweisenden Endproduktes auf einen Wert von etwa 5, 7 bis 7, 5, vorzugsweise auf einen Wert zwischen etwa 6, 5 und 7, 1, eingestellt werden. Bei einem pH-Wert unterhalb etwa 5, 7 ergibt sich ein nur eine geringe Dispergierbarkeit aufweisendes und für viele Zwecke nicht verwendbares Endprodukt, jedoch kann durch in spezieller Weise vorzunehmendes Erhitzen (vergleiche später) dieses Endproduktes dieses Endprodukt dort, beispielsweise in Backwaren oder Getreidespeisen, verwendet werden, wo eine geringe
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Dispergierbarkeit nicht stört, jedoch ein bitterer Beigeschmack abzulehnen ist.
Bei einem pH-Wert oberhalb etwa 7, 5, insbesondere bei pH-Werten gegen 8, erhält man ein Endprodukt mit unerwünscht seifige Geschmack.
Die Dispergierbarkeit des Endproduktes kann in dieser Verfahrensstufe dadurch geregelt werden, dass der
PH-Wert auf den erforderlichen Wert zwischen etwa 5, 7 und 7, 5 eingestellt wird. Der gewünschte PH-Wert kann durch Zusetzen eines für die Zwecke der Nahrungsmittelherstellung geeigneten alkalisch reagierenden Stoffes, beispielsweise Natriumkarbonat, aber auch durch blosses Waschen mit Wasser während ausreichend langer Zeit eingestellt werden. Der Feststoffgehalt der der weiteren Verarbeitung zuzuführenden Aufschlämmung soll, wie erwähnt, zwischen etwa 3 bis 30 Gew.-%, vorzugsweise zwischen etwa 5 und 17 Gew.-%, liegen.
Bei Feststoffgehalten unter etwa 3% ergeben sich insbesondere bei kontinuierlicher Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens unwirtschaftliche Arbeitsbedingungen ; insbesondere wird das Trocknen kostspielig. Bei einem Feststoffgehalt von mehr als 17% kann die schliesslich erhaltene Aufschlämmung nicht nach dem an sich vorteilhaftesten Verfahren der Sprühtrocknung (Sprühdüsen, Schleuderscheibe oder Versprühen in einer Hammermühle) weiterverarbeitet werden, weshalb andere Trocknungsverfahren verwendet werden müssen, welche allerdings ein Endprodukt liefern, dessen Einsetzbarkeit in funktioneller Hinsicht nicht optimal ist.
Bei Verarbeitung von Suspensionen mit einem Feststoffgehalt von mehr als etwa 30 Gew.-% ist während der weiteren Verarbeitung eine bräunliche Verfärbung durchaus möglich, die aller Wahrscheinlichkeit nach auf das Karamelisieren der in der Aufschlämmung in geringen Mengen enthaltenen Zucker zurückzuführen ist.
Die so vorbereitete Aufschlämmung wird sodann möglichst rasch unter gleichzeitigem mechanischem Durcharbeiten erhitzt. Dies erfolgt zweckmässigerweise dadurch, dass die Aufschlämmung durch eine als Dampfstrahlkocher bezeichnete Vorrichtung geleitet wird. Ein solcher Dampfstrahlkocher besitzt nahe aneinander, in der Regel konzentrisch angeordnete Düsen, durch welche die Aufschlämmung und der als Wärmeträger dienende Dampf mit hoher Geschwindigkeit austreten, so dass sich beide im Zuge der Strömungswege vermischen und so kleinste Mengen (Tröpfchen) der Aufschlämmung praktisch augenblicklich durch den Heizdampf erhitzt und gleichzeitig äusserst starken mechanischen Kräften ausgesetzt werden, welche im wesentlichen eine Scherwirkung ergeben.
Dieses mechanische Durcharbeiten kleinster Anteile der Suspension bewirkt, dass die störenden Stoffe so weit freigelegt werden, dass deren starke Bindung an die komplexen Proteinmoleküle unter dem Einfluss der mechanischen Kräfte und der hohen Arbeitstemperatur gelöst und/oder so weit geschwächt wird, dass diese störenden Stoffe vom beim Abblasen entstehenden Abdampf mitgerissen werden. Das mechanische Durcharbeiten und das Erhitzen beseitigen für sich allein zwar schon einen gewissen Teil der den Beigeschmack des Sojaproduktes ergebenden Stoffe, jedoch sind diese Massnahmen vor allem als Vorbereitungsmassnahmen für das spätere Entspannen der Aufschlämmung anzusehen.
Zweckmässig wird die Aufschlämmung auf eine Temperatur zwischen etwa 105 bis 210 C erhitzt, jedoch sind in Nähe der unteren Grenze des angegebenen Temperaturbereiches liegende Temperaturen nur dann in zufriedenstellender Weise brauchbar, wenn die Aufschlämmung nach dem Halten auf Temperatur in eine Vakuumkammer entspannt wird.
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weniger gelartigen Charakter an, wobei das Ausmass der Gelbildung in der Regel proportional ist der Temperaturdifferenz zwischen der tatsächlich eingehaltenen Temperatur und der Temperatur von 1600C. 2050C übersteigende Temperaturen sind in der Regel nicht zu empfehlen, da dann verfahrenstechnische Probleme auftreten und ein Endprodukt schlechterer Qualität erhalten wird.
Bei Einhaltung von Arbeitstemperaturen zwischen etwa 105 und 140 C gelingt es nicht, störende Geruchs- und Geschmacksstoffe zur Gänze zu beseitigen, jedoch wird hiebei ein Endprodukt hoher Dispergierbarkeit erhalten.
Die zu trocknende Suspension wird der Düse des Dampfstrahlkochers zweckmässig mit einem Druck zugeführt, der nahe dem Druck des dem Dampfstrahlkocher zugeführten Heissdampfes liegt und soll so gross gewählt werden, dass die Aufschlämmung mit ausreichend grosser Geschwindigkeit durch die Düse gefördert wird. Der Dampfdruck wird in der Regel mit etwa 5, 6 bis 5, 95 atü festgelegt, wobei der Zuführungsdruck grösser als der Dampfdruck, in der Regel auf einen Wert von 5, 95 bis 7, 0 atü, festgelegt wird. Der Gegendruck in der stromab der Düse angeordneten Haltekammer wird hiebei mit etwa 5, 25 bis 5, 60 atü festgelegt. Der Druckabfall entlang der Düse wird meist mit etwa 0, 35 bis 1, 05 kg/cm2 gewählt und hängt von den sonstigen Arbeitsdrücken
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Die Verweilzeit der Aufschlämmung in der Düse wird mit etwa einer Sekunde oder weniger geschätzt.
Der Durchmesser der Austrittsöffnung der die Aufschlämmung führenden Düse beträgt meist wesentlich weniger als 1 cm, beispielsweise etwa 0, 3 cm, so dass die Festkörper der Aufschlämmung bereits in der Düse stark mechanisch durchgearbeitet werden. Nach dem Austreten der Aufschlämmung aus der Düse werden die Festkörper auch im Dampfstrahl durchgearbeitet und in den Dampfstrahl eingemischt. Die erforderliche Menge an Dampf ist nicht gross und wird in der Regel so bemessen, dass sich eine Verringerung des Feststoffgehalts der Aufschlämmung um etwa 1 bis 2 Gew.-% ergibt.
Wie bereits erwähnt, sind im Dampfstrahlkocher die Düsen vorzugsweise paarweise konzentrisch angeordnet, wobei zweckmässiger Weise die Aufschlämmung durch die zentrische Düse und der Dampf durch die diese zentrische Düse umgebende Ringdüse gefördert wird, die so bemessen ist, dass der daraus austretende
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Dampfstrahl den aus der zentrischen öffnung austretenden Strahl schneidet. Es ist aber auch möglich, die
Aufschlämmung und den Dampf durch nebeneinander liegende Düsen zu fördern und mehrere solcher
Düsenpaare vorzusehen. Selbstverständlich muss bei Verwendung einer die zentrische Düse umgebenden Ringdüse diese Ringdüse weder konzentrisch zur zentrischen Düse liegen noch eine kreisförmige Berandung besitzen.
Wie bereits erwähnt, wird der Dampf und die Aufschlämmung in eine Haltekammer eingedüst. Diese
Haltekammer kann aus einem länglichen Rohr bestehen, durch welches das Gemisch aus Aufschlämmung und
Dampf hindurchgeführt wird und aus welchem dieses Gemisch über einen Druckregler austritt. Dieser
Druckregler, beispielsweise ein Druckregelventil, kann in üblicherweise auf einen frei wählbaren Druck einstellbar sein, um bei kontinuierlicher Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens ein kontinuierliches Durchströmen der Haltekammer zu ermöglichen. Durch dieses Druckregelventil wird der Druck in der Haltekammer auf einen solchen Wert eingestellt, dass keine nennenswerte Menge an Wasser verdampft, trotzdem die in dieser Kammer herrschende Temperatur beträchtlich oberhalb des Siedepunktes des Wassers bei Atmosphärendruck liegt.
Bei
Aufrechterhaltung eines Druckes von etwa 5, 25 bis 5, 6 atü wird diese Forderung ohne weiteres erfüllt. Da die
Aufschlämmung kontinuierlich durch die Haltekammer fliessen muss, muss auch der Druck der Aufschlämmung und des Dampfes vor dem Eintrittsende in die Haltekammer grösser sein als der Druck in der Haltekammer.
Die erhitzte Aufschlämmung verweilt in der Haltekammer nur relativ kurze Zeit, wobei die Verweilzeit zwischen einigen Sekunden und einigen Minuten, in der Regel mit etwa 7 bis 100 sec, gewählt wird. Bei
Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens ergibt sich aus der erforderlichen Verweilzeit eine entsprechende Länge der Haltekammer. Um ein Endprodukt optimaler Eigenschaften zu erhalten, genügt es die
Verweilzeit der Aufschlämmung in der Haltekammer auf einige Sekunden zu beschränken. Diese Verweilzeit ist an sich nicht kritisch, jedoch wird mit zunehmender Verweilzeit die Wahrscheinlichkeit einer Gelierung während des folgenden Druckentspannens, insbesondere beim Einhalten höherer Arbeitstemperaturen, grösser. Falls ein gewünschter Gelierungsgrad erwünscht ist, kann dieser in besonders zweckmässiger Weise durch Wahl der
Verweilzeit bestimmt werden.
Insgesamt kann durch Erhöhen der Verweilzeit in der Haltekammer und/oder durch Erhöhen der Temperatur der Aufschlämmung und/oder durch Erhöhen des Feststoffgehaltes der
Aufschlämmung der GelieGelierungsgrad im Endprodukt in reproduzierbarer Weise eingestellt werden.
Aus der Haltekammer wird sodann die Aufschlämmung unter möglichst augenblicklicher Druckentspannung in einen Auffangbehälter übergeführt, in welchem zweckmässig Atmosphärendruck oder ein niedrigerer Druck aufrechterhalten wird. Durch dieses Abblasen der Aufschlämmung aus der Haltekammer verdampft ein Teil des
Wassers aus der Aufschlämmung, wobei der entstehende Wasserdampf die störenden Geruchs- und
Geschmacksstoffe unbekannter Zusammensetzung mitreisst und wegen der von der Aufschlämmung aufzubringenden Verdampfungswärme die Aufschlämmung auch beträchtlich abgekühlt wird, was mit dazu beiträgt, dass die Zeitspanne, während welcher die Aufschlämmung auf erhöhter Temperatur gehalten wird, in einfach kontrollierbarer Weise sehr kurz gehalten werden kann.
Mit dem Abtrennen des Dampfes vom Rest der
Aufschlämmung werden auch die störenden Geruchs- und Geschmacksstoffe beseitigt.
Die beschriebene Art der Behandlung von Sojaprotein gewährleistet eine der Dispergierbarkeit des
Ausgangsstoffes etwa gleiche Dispergierbarkeit. Falls die Dispergierbarkeit absinkt, dann nur um etwa 1 bis 2%, beispielsweise von 87% auf 85 bis 86%. Dies stellt eine wesentliche Verbesserung gegenüber bisher bekannten
Verfahren zum Behandeln von pflanzlichen Proteinen dar im Zuge derselben die Dispergierbarkeit des Ausgangsstoffes von 87% auf eine Dispergierbarkeit des Endproduktes von 20% oder weniger verringert wird. Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemässen Verfahrens besteht darin, dass ein einwandfrei sterilisiertes Endprodukt erhalten wird, wogegen bei bisher bekannten Verfahren nie ein einwandfrei sterilisiertes Endprodukt erhalten werden konnte, da wegen der bei hohen Arbeitstemperaturen auftretenden Schwierigkeiten nie unter hohen Arbeitstemperaturen gearbeitet wurde.
Da im Rahmen des erfindungsgemässen Verfahrens beträchtlich höhere Temperaturen als bei an sich bekannten Verfahren eingehalten werden und auch der verwendete Heizdampf intensiv mit der Aufschlämmung vermischt wird, ergibt sich eine wesentlich bessere Sterilisierung.
Wie bereits erwähnt, wird die Aufschlämmung in der Regel von in der Haltekammer aufrecht erhaltenen Druck auf Atmosphärendruck entspannt, jedoch kann gelegentlich auch auf einen unterhalb Atmosphärendruck liegenden Druck, beispielsweise gegen partielles Vakuum, entspannt werden. Gleichgültig gegen welchen Druck die Aufschlämmung entspannt wird, soll der während des Entspannens entstehende Dampf sofort von der Aufschlämmung getrennt werden, was vorzugsweise durch überleiten eines Luftstroms über die Aufschlämmung oder durch laufendes Absaugen der Dämpfe aus der Entspannungszone bewerkstellig werden kann. Die von der Aufschlämmung abgetrennten Dämpfe sollen naturgemäss ausserhalb des Bereiches der anfallenden Aufschlämmung kondensiert werden, falls sie überhaupt kondensiert werden.
Häufig ist es in der Produktion jedoch ausreichend, die Aufschlämmung aus der Haltekammer direkt in freie Atmosphäre zu entspannen, wobei die entstehenden Dämpfe von der anfallenden Aufschlämmung direkt abströmen gelassen oder in solcher Weise weggefördert werden, dass allenfalls entstehende Kondensattröpfchen nicht zur anfallenden Aufschlämmung zurückgelangen können.
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Um sicherzugehen, dass die entstehenden Dämpfe ohne Rückkondensation in die gereinigte Aufschlämmung von der Aufschlämmung abgetrennt werden, sollen die Aufschlämmung und die Dämpfe unmittelbar nach dem
Austreten aus der Haltekammer voneinander getrennt werden. Aus diesem Grund ist es unerwünscht, Dampf und
Aufschlämmung stromab des Entspannungsventils durch eine gemeinsame Leitung strömen zu lassen ; falls dies nicht zu vermeiden ist, soll eine solche Leitung möglichst kurz sein.
Wie bereits erwähnt, wird für das physikalische Freilegen, das thermische und physikalische Loslösen und das spätere Abführen der an die Proteinmolekülbündel gebundenen störenden Substanzen vorzugsweise ein
Dampfstrahlkocher verwendet. Selbstverständlich kann das für das Aufbrechen der Proteinmolekülbündel und das
Freilegen der störenden Stoffe erforderliche kräftige mechanische Durcharbeiten durch andere Vorrichtungen, beispielsweise mit den eine hohe Schwerwirkung ausübenden Hochdruckpumpen durchgeführt werden und im
Anschluss daran die Aufschlämmung in einer Hochdruckzone augenblicklich erhitzt und nach Halten auf
Temperatur unter Druckentspannung abgeblasen werden.
Das Erhitzen der unterteilten Proteinbündel oder das zusammen mit dem Erhitzen vorzunehmende mechanische Durcharbeiten kann naturgemäss auch mit einer andern Einrichtung, beispielsweise in einem Durchlauferhitzer bzw. Röhrenerhitzer, vorgenommen werden. In solchen Durchlauferhitzern bzw. Röhrenerhitzern, durch welche die zu erhitzende Flüssigkeit mit hoher
Geschwindigkeit strömt, ist eine einer Wärmequelle, beispielsweise Gasflamme, ausgesetzte Zone vorgesehen.
Andere einsetzbare Geräte sind unter anderem auf dem Prinzip der Magnetostriktion arbeitende Geräte,
Hochfrequenzheitgeräte und Hochfrequenzrührgeräte, elektrostatische Heizgeräte und Überschallgeräte, mit
Membranen ausgestattete Vibrationsgeräte. Zur Erhöhung des Effekts des mechanischen Durcharbeitens kann eines oder mehrere der erwähnten Geräte mit dem Dampfstrahlkocher kombiniert werden.
Die in der angegebenen Weise erhaltene Aufschlämmung kann direkt als Nahrungsmittel bzw. zur
Herstellung von Nahrungsmittel verwendet werden und ist von ansprechend weisser Farbe. Falls vor dem erfindungsgemässen Verfahren der PH-Wert der Aufschlämmung auf einen innerhalb des angegebenen Bereichs liegenden Wert eingestellt wurde, enthält die schliesslich erhaltene Aufschlämmung die meisten der Stoffe einerseits teilweise gelöst und anderseits in kolloiddisperser Form, wobei letztere Stoffe keinerlei Absetztendenz zeigen. Die schliesslich erhaltene Aufschlämmung kann gewünschtenfalls getrocknet werden, womit ein Pulver erhalten wird, das in wässerigen Medien ausgezeichnet dispergierbar ist.
Falls die schliesslich erhaltene Aufschlämmung getrocknet wird, geschieht dies vorzugsweise durch
Sprühtrocknen oder einem äquivalenten Verfahren, da damit ein einheitliches feinpulveriges Produkt ausgezeichneter Dispergierbarkeit in wirtschaftlicher Weise kontinuierlich hergestellt werden kann. In der Regel wird die schliesslich erhaltene Aufschlämmung sprühgetrocknet. Die erhaltene Aufschlämmung kann aber auch gefriergetrocknet werden, obzwar dies kostspieliger ist. Falls der Feststoffgehalt der Aufschlämmung mehr als 16 bis 17% beträgt, wird das Sprühtrocknen schwierig oder überhaupt undurchführbar, weshalb in einem solchen
Falle andere Methoden für das Trocknen, beispielsweise unter Verwendung von Trockentrommeln, Trockenpfannen od. dgl., angewendet werden müssen, was allerdings wieder zu etwas klumpigen trockenen Endprodukten führt.
Das erhaltene trockene Pulver ist von einwandfrei mildem Geschmack und ohne den bitteren Beigeschmack von bisher bekanntem Sojaprotein und kann durch blosses Einrühren in Wasser unter raschem Rehydratisieren zu einer Suspension verarbeitet werden, ist als Ausgangsstoff für Molkereiprodukte, selbst trockener Magermilch, geeignet und entwickelt trotz seiner hohen Dispergierbarkeit beim Erhitzen, wodurch sonst vorhandene Geschmackstoffe erkennbar werden, weder einen störenden Geruch noch einen störenden Geschmack.
Durch das erfindungsgemässe Verfahren wird nicht nur der Geschmack, der Geruch, die Einsetzbarkeit und die Sterilität des Endproduktes erhöht, sondern auch das Aussehen des Endproduktes in auffälliger Weise zu seinem Vorteil verändert, d. h. dass die gelbliche Farbe des Ausgangsstoffes, welche insbesondere in Suspensionen auffällig ist, am Endprodukt nicht mehr feststellbar ist. Im trockenen Zustand besitzt das weissstichige Endprodukt das gewohnt gefällige Aussehen von trockener Magermilch.
Falls im Rahmen des erfindungsgemässen Verfahrens durch Wahl der Verfahrensbedingungen ein zumindest teilweise geliertes Endprodukt hergestellt wird, besteht die Möglichkeit auf das Trocknen dieses Endproduktes überhaupt zu verzichten oder dieses Endprodukt nur teilweise zu entwässern.
Das erfindungsgemässe Verfahren wird im folgenden durch Ausführungsbeispiele näher erläutert.
Beispiel l : A) Sojabohnenmehl wurde zwecks Abtrennen des öls mit Hexan extrahiert, worauf der erhaltene Exktraktionsrückstand in Wasser verteilt und der pH-Wert der erhaltenen Suspension mit Natriumhydroxyd (Nahrungsmittelqualität) auf 10 eingestellt wurde, die nunmehr vorliegende Suspension 30 min gekocht und dann zentrifugiert wurde. Aus der hiebei erhaltenen Flüssigkeit wurden die Proteine durch Zusetzen von Essigsäure bis zum Erreichen des isoelektrischen Punktes (ein PH-Wert von etwa 4, 7) des Proteins ausgefällt, worauf der erhaltene Niederschlag zunächst mit Wasser gewaschen und sodann zu einer wässerigen Suspension mit 15 Gew.-% Feststoffen verarbeitet wurde.
B) Der pH-Wert der erhaltenen Suspension wurde durch Zusetzen von Natriumbikarbonat auf 6, 7 eingestellt.
C) Die nunmehr vorliegende Aufschlämmung wurde mit einem Druck von 5, 95 atü einem
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7 sec trat die Suspension aus der Haltekammer unter plötzlicher Druckentspannung in eine auf
Atmosphärendruck oder einen geringen Druck gehaltene Auffangkammer aus, wobei der beim plötzlichen
Entspannen entstehende Dampf die störenden Geruchs- und Geschmacksstoffe mitriss und die Aufschlämmung wegen des bei der Verdampfung auftretenden Wärmeverlustes abgekühlt wurde. Die mit den störenden Geruchs- und Geschmackstoffen beladenen Dämpfe wurden von der gereinigten Aufschlämmung abgezogen.
D) Durch Sprühtrocknen der nunmehr vorliegenden Aufschlämmung wurde ein einen Feuchtigkeitsgehalt von 3% aufweisendes Endprodukt erhalten.
Beispiel 2 : Die Arbeitsweise gemäss Beispiel l wurde wiederholt, wobei jedoch in Stufe C die
Aufschlämmung auf 125 C erhitzt und eine Verweilzeit der Aufschlämmung in der Haltekammer von 15 sec eingestellt wurde und in eine Vakuumkammer entspannt wurde.
Beispiel 3 : Die Arbeitsweise gemäss Beispiel1 wurde wiederholt, wobei jedoch im Anschluss an
Stufe A im Zuge der Stufe B der PH-Wert der Aufschlämmung auf 5, 7 gebracht wurde und in Stufe C von 30 sec in der Haltekammer eingehalten wurde. Nach dem Entspannen lag ein partiell geliertes Produkt vor.
Beispiel 4 : Es wurde zunächst entsprechend den Stufen A und B des Beispiels 1 gearbeitet, wobei jedoch in Stufe B die Aufschlämmung auf einen PH-Wert von 7, 1 eingestellt wurde. Die so erhaltene Aufschlämmung wurde mittels einer Hochdruckpumpe unter einem Druck von wesentlich mehr als 10 at durch einen Röhrenerhitzer gefördert und darin rasch auf 120 C erhitzt und dann noch 12 sec bei dieser Temperatur unter Druck gehalten. Die Suspension wurde sodann in eine Vakuumkammer entspannt, wobei die mit Geruchsund Geschmacksstoffen beladenen Dämpfe abgezogen wurden. Die nunmehr vorliegende Aufschlämmung wurde gefriergetrocknet.
Das erfmdungsgemäss herstellbar Produkt ist in der Lage, in wässerigen Dispersionen Fette homogen zu verteilen, wodurch das erfindungsgemäss hergestellbare Produkt in zahlreichen Nahrungsmitteln als Austauschstoff für Molkereiprodukte eingesetzt werden kann. Das erfindungsgemäss herstellbare Produkt stellt weiters ein hochwertiges proteinhaltiges Nahrungsmittel niedrigen Kaloriengehalts dar.
Da das erfindungsgemäss herstellbare Produkt mit einem essbaren flüssigen Träger, beispielsweise Wasser, zu einer Aufschlämmung verarbeitet werden kann, in welcher ein gewisser Anteil des Proteins gelöst und der übrige Anteil des Proteins suspendiert ist, kann das erfindungsgemäss herstellbare Protein zur Herstellung verschiedenartigster proteinhaltiger Getränke, als proteinhaltiger flüssiger Zusatz zu Nahrungsmitteln oder zu als Verdickungsmittel brauchbaren Suspensionen verarbeitet werden. Das erfindungsgemäss herstellbare Produkt kann in pulveriger Form oder in Form von Flocken oder als Getreidespeise, als Zusatz zur Erhöhung des Proteingehaltes von Nahrungsmitteln, wie Spaghetti und Makkaroni, als Verdickungsmittel für Nahrungsmittel und als Proteinzusatz zu Fleisch oder Fleischaustauschstoffen verwendet werden.
Es besteht auch die Möglichkeit, das erfindungsgemäss herstellbare Produkt als Grundstoff für Puddings und als Zusatz zu Backwaren wie Kuchen, Keks und Brot, zu verwenden.
Selbst wenn das erfindungsgemäss herstellbare Produkt zu Nahrungsmitteln verarbeitet wird, die gebacken, geröstet, gebraten, gekocht oder sonst irgendwie erhitzt werden, werden keine störenden Geruchs-und Geschmacksstoffe freigesetzt, womit der bisher stärkste Einwand der Lebensmittelindustrie gegen die Verwendung pflanzlicher Proteine, insbesondere Sojaprotein, wegfällt. Das erfindungsgemäss herstellbare Produkt kann zusammen mit Geruchs- und Geschmacksstoffen zu einen hohen Proteingehalt besitzenden pastenförmigen Nahrungsmittel verarbeitet werden. Teilweise gelierte oder zur Gänze gelierte erfindungsgemäss herstellbare Produkte können zu einen hohen Proteingehalt und niedrigen Kaloriengehalt besitzenden Desserts, Verdickern, Zuckerwaren oder Fruchtnachahmungen verschiedener Art verwendet werden.
Beispiele für unter Verwendung des erfindungsgemäss herstellbaren Produktes (für sich allein oder als Zusatz) herstellbare Nahrungsmittel sind Kaffeeobers, Proteinfasern, Eiscreme, Zuckerwaren, Pastetenhüllen, Keks, Schokolade, Butter, Margarine, Naschwerk, Saucen, Käse, Fleischaustauschstoffe bzw. Streckmittel für Fleisch (beispielsweise in Saucen), Pastetenfüllungen, Gefrierdessert und Schlagobersersatz.
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