DE2148596C2 - Verfahren zur Herstellung eines fleischartigen Proteinproduktes - Google Patents
Verfahren zur Herstellung eines fleischartigen ProteinproduktesInfo
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Description
Die steigenden Kosten von Fleisch oder Produkten r> auf Fleischbasis zwingen viele Konsumenten zu einer
Änderung des Nahrungsmittelkonsums im Sinne eines verminderten Verbrauches von Fleisch oder Produkten
auf Fleischbasis. Dies kann zu einer unvollständigen, weil ungenügend proteinhaltigen Ernährung führen, jo
Sowohl wegen der steigenden Kosten von Fleisch und Produkten auf Fleischbasis als auch wegen der
tatsächlichen und nicht erfüllten Ernährungsbedürfnisse in vielen Teilen der Welt wurden in den letzten Jahren
große Anstrengungen zur Herstellung fleischähnlicher J5 oder fleischanaloger Produkte gemacht. Fleischanaloge
Produkte, d. h. synthetisches Fleisch, bieten gegenüber natürlichen Fleischprodukten nicht nur die Möglichkeit
der Kostenverminderung, sondern auch der Verminderung des Kaloriengehaltes sowie der Erhöhung des
effektiven Proteingehaltes und könnten sich daher sowohl aus Gründen der Ernährung als auch wegen der
Kosten vorteilhaft erweisen und durchsetzen.
Gegenwärtig werden fleischanaloge Produkte nach zwei Methoden hergestellt, nämlich durch Faserspinnen
oder durch thermoplastisches Auspressen. Die Faserspinntechnik lehnt sich an das Faserspinnverfahren an,
das für die Herstellung von Synthesefasern für textile Zwecke angewendet wird und beruht auf der Herstellung
faseriger Proteinprodukte aus Proteinen, wie so
Sojaprotein. Dabei wird eine spinnfähige Masse aus mit Alkali behandeltem Protein gebildet und durch Düsen
oder Spinnplatten in ein wäßriges Fällbad gepreßt, das Säure und Salz enthält und eine Verfestigung der
gebildeten Fäden oder Fasern bewirkt. Die Fäden können zu Bündeln vereinigt und zur Orientierung der
Molekularstruktur der Fasern verstreckt werden. Weitere Einzelheiten des Faserspinnverfahrens sind
z. B. der für die Herstellung fleischanaloger Fasern durch Spinnen grundlegenden US-Patentschrift ω)
26 82 466 (Boyer) zu entnehmen. Auch die US-Patentschriften 27 30 448 und 27 30 447 beziehen sich auf
solche Verfahren.
Das andere Hauptverfahren zur Herstellung von fieischanalogen Produkten beruht auf dem thermopla- b5
stischen Auspressen und lehnt sich an die Technologie der Herstellung der sogenannten Cerealien (gebrauchsfertige
Nahrungsmittel meist auf Basis von Getreideprodukten) an. Beim thermoplastischen Auspreßverfahren
wird eine Mischung aus Protein, Wasser, Geschmacksstoffen und anderen Nebenanteilen hergestellt,
dann in eine Kochextrusionsanlage eingespeist, in der sie der Einwirkung von Wärme und Druck
unterworfen wird, und schließlich ausgepreßt. Beim Austreten in die Atmosphäre dehnt sich das Extrudat
unter Bildung von als fleichähnlich bezeichneten Fasern aus. Diese Technik zur Herstellung von fleischanalogen
Produkten ist z. B. in den US-Patentschriften 31 02 031 und 34 88 770 sowie den britischen Patentschriften
11 74 906 und 11 05 904 beschrieben.
Trotzdem sowohl die sich an die Textllfaserherstellung
anlehnende Faserspinntechnik als auch die von der Verarbeitung von gebrauchsfertigen Cerealien abgeleitete
thermoplastische Extrusionstechnik schon allgemein zur Herstellung von fieischanalogen Stoffen
angewendet wurde, ist man sich in Fachkreisen darüber einig, daß die Faserspinntechnik im Hinblick auf die
Bildung tatsächlicher Fasern am vorteilhaftesten ist. Da die Faserspinntechnik aber nicht nur relativ kostspielig,
sondern auch kompliziert ist, verfehlt sie ein Hauptziel in der Herstellung fleischanaloger Produkte, nämlich
einen billigen Fleichersatz. Außerdem ist in Fach- und Verbraucherkreisen bekannt, daß keines der oben
beschriebenen Verfahren ein in Aussehen und Textur tatsächlich fleischähnliches Produkt liefert.
Das Fehlen eines wirklich fleischähnlichen Aussehens bzw. einer fleischähnlichen Textur bei vielen zur Zeit
marktmäßig vertriebenen Produkten hat das Interesse der Verbraucher an solchen Produkten gedämpft. Dies
gilt unabhängig vom Geschmack spezieller Produkte, weil der Hauptnachteil der meisten gegenwärtig
verkauften Fleischanaloga darin besteht, daß sie nicht die langsehnige Aggregation von Muskelgewebe der
natürlichen Fleischprodukte wiedergeben. Außerdem sind für natürliche Fleischprodukte nicht nur die
Faserbündel, sondern auch eine, in einer Richtung parallele Faserstruktur charakteristisch. Beispiele für
Patente, die auf die Erzeugung eines fleischartigen Aussehens und fleischartiger Texturen zielen, sind die
US-Patentschriften 30 47 395 und 3197 310. Aus der letzteren ist eine Fleischzusammensetzung bekannt, die
aus einer Kombination von Gluten und entfettetem ölsaatmehl besteht. Bei diesem Herstellungsverfahren
wird feuchtes Gluten mit einem Gehalt von etwa 50 bis 75 Gew.-% Wasser mit 3 bis 35% entfettetem
ölsaatmehl durch Rühren vermischt und anschließend einer Hitzebehandlung bei 120 bis H0° C unterworfen.
Der faserige Charakter des Produktes entsteht in der Mischstufe, wobei dafür ein bestimmtes ölsaatmehl
verwendet werden muß. Es entsteht eine zufällige Orientierung der Fasern, die jedoch nicht der richtungsparallelen
Faserstruktur von Fleisch entspricht.
Trotz dieser bekannten Versuche ist kein Verfahren bekanntgeworden, das die Bildung von muskelartigen
Fasern ermöglicht, welche parallel sind bzw. sich in einer Richtung erstrekcen und Aussehen und Textur von
gewöhnlichen Fleichsprodukten haben.
Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Herstellung fleischanaloger Produkte, die in bezug auf Aussehen und
Textur dem natürlichen Fleisch wirklich ähnlich sind, und zwar durch ein Verfahren, das besonders wirtschaftlich
ist, weil es weder auf dem Spinnen von Einzelfasern beruht noch notwendigerweise ein thermoplastisches
Auspressen mit üblichen Extrudern umfaßt. Das Verfahren der Erfindung soll die wirtschaftliche
Herstellung von Produkten mit dem Aussehen und der
Textur von Fleich ermöglichen, d. h. die Hauptziele der Herstellung von fleischanalogen Produkten, nämlich
Nachbildung der Textur und des Aussehens von Fleisch und Erzeugung von preiswerten Produkten für den
Verbraucher erreichen. >
Diese Aufgabe wird gelöst durch das Verfahren gemäß dem Patentanspruch. Es handelt sich um ein
Verfahren zur Herstellung eines fleischähnlichen Proteinproduktes der Art, daß es natürlichem Fleisch in
bezug auf Textur und Aussehen sehr ähnlich, wenn nicht ι»
identisch mit diesem, ist Wie natürliches Fleisch ist das erfindungsgemäße Produkt durch eine in einer Richtung
parallele Faserstruktur charakterisiert Das Verfahren beruht auf der Bildung einer trockenen Proteinmischung,
Einstellung des Feuchtigkeitsgehalts der trocke- ι > nen Mischung zur Bildung einer nassen Mischung,
Vermischen der nassen Mischung zur Bildung eines kohärenten, d. h. zusammenhängenden und bearbeitbaren
Proterinteiges und Behandlung des Teiges durch nicht turbulentes Verstrecken und Wärme.
Die Bezeichnungen »Proteinmischung« oder »trockene Proteinmischung« werden austauschbar verwendet
und umfassen alle trockenen Komponenten sowie allfällige Fettanteile. Speziell enthält die trockene
Proteinmischung Protein, gegebenenfalls Fett und alle r> weiteren Komponenten mit Ausnahme von Wasser. Die
Mengen dieser Komponenten werden im folgenden stets in Prozent des Gewichtes der trockenen Mischung
angegeben.
Die Bezeichnungen »nasse Mischung« und »Protein- j<
> mischung mit eingestelltem Feuchtigkeitsgehalt« werden ebenfalls austauschbar verwendet und beziehen sich
auf die angefeuchtete trockene Proteinmischung. Die verwendeten Feuchtigkeitsmengsn sind in Prozent des
Gewichtes der gesamten feuchten, d. h. den Feuchtigkeitsanteil einschließenden Mischung, angegeben.
Im ersten Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens wird eine Proteinmischung gebildet. Die Proteinmischung,
die dann zur Bildung einer nassen Mischung in ihrem Feuchtigkeitsgehalt eingestellt wird, kann zu
30-100 Gew.-%, vorzugsweise 50-i00 Gew.-%, aus wärmekoagulierbarem Protein bestehen. Bei Verwendung
von wärmekoagulierbarem Protein in Mengen von weniger als 30 Gew.-% ist nicht genügend Protein für
die Erzeugung von fleischartigen Fasern in den -r,
folgenden Verfahrensschritten vorhanden. Anderseits kann die Proteinmischung gewünschtenfalls zu 100%
aus wärmekoagulierbarem Protein bestehen.
Obwohl ausgezeichnete Fasern gebildet werden können, wenn die Proteinmischurig 100% wärmekoagu- w
lierbares Protein enthält, ist es vom Gesichtspunkt der Herstellung von fleischanalogen Produkten mit dem
besten Geschmack zweckmäßig und daher bevorzugt, wenn der Proteingehalt der Proteinmischung nicht über
80 Gew.-%, insbesondere nicht über 70 Gew.-%, an wärmekoagulierbarem Protein liegt. Zur Herstellung
von in bezug auf den Geschmack besonders vorteilhaften Fleischanalogen kann die Proteinmischung bis zu 50
Gew.-% Fett und vorzugsweise 15-40 Gew.-% Fett enthalten. en
Es ist zu betonen, daß der Proteinanteil der Proteinmischung als wärmekoagulierbares Protein
beschrieben ist. Natürlich muß das Protein auch ein durch Wasser hydratisierbares Protein sein, damit eine
wirksame Befeuchtung möglich ist.
Das Protein muß wärmekoagulierbar sein, damit es während des weiter unten beschriebenen Verstreckens
und Erwlrmens wärmekoigulier: oder wärmeverfestigt
werden kann, so daß die gebildeten, parallel in einer Richtung sich erstreckenden Fasern ihre Struktur
längere Zeit beibehalten.
Die Wahl des wärmekoagulierbaren Proteins ist an sich nicht kritisch, sofern das Protein eßbar und damit
rur Herstellung fleischanaloger Produkte T-.r die
menschliche Ernährung geeignet ist Die üblichen Rohstoffe solcher Proteine sind pflanzlicher Art, doch
können auch tierische Proteine verwendet werden. Beispiele geeigneter Rohstoffe für pflanzliche Proteine
sind Sojabohnen, Saflorsanien, Mais, Erdnüsse, Weizen, Bohnen, Sonnenblumensamen, Baumwollsamen, Kokosnüsse,
Rapssamen, Sesamsamen, Blattproteine, Einzellerproteine, wie Hefe, und dergleichen. Bei Verwendung
von Rohstoffen für pflanzliches Protein wird dieses vor der Verwendung meist in eine relativ reine
Form gebracht Wenn beispielsweise Sojabohnen als Proteinrohstoff dienen, können diese geschält und der
Lösungsmittelextraktion, vorzugsweise mit Hexan, zur Entfernung vor. öl unterworfen werden. Das erhaltene
öJfreie Sojabohnenmehl kann dann in Wasser suspendiert und zur Lösung des Proteins und Abtrennung von
Kohlehydraten mit Alkali versetzt werden. Danach läßt sich d?.s Protein durch Zugabe von saurem Material aus
der alkalischen Lösung ausfällen, waschen und trocknen und als praktisch reines Proteinisolat gewinnen.
Ähnliche Verfahren sind auch zur Verarbeitung ähnlicher, insbesondere getreideartiger Proteinrohstoffe
geeignet.
Gewünschtenfalls können tierische Proteine verwendet werden, u. a. die aus Milch, Geflügel, Fleisch
und/oder Fisch ableitbaren tierischen Proteine. Ein typisches Beispiel für ein geeignetes tierisches Protein
ist Ei-Albumin.
Wie oben erwähnt, kann die Proteinmischung zur Herstellung von geschmacklich besonders guter Produkte
bis zu 50 Gew.-%, vorzugsweise 15—40 Gew.-%, Fett, enthalten. Geeignete Fette für die erfindungsgemäß
verwendete Proteinmischung sind bekannt und man kann allgemein flüssige oder halbflüssige Glyceridspeisefette,
die sich von tierischen, pflanzlichen oder aus dem Meer stammenden Fetten und ölen ableiten, sowie
synthetisch hergestellte Speisefette verwenden. Diese Glyceride können gesättigte oder ungesättigte langkettige
Acylreste mit etwa 12 bis etwa 22 C-Atome enthalten, wie z. B. Laurin-, Laurolein-, Myristin-,
Myristolein-, Palmitin-, Palmitolein-, Stearin-, Olein-, Linol-, Linolen-, Arachin-, Arachidon-, Behen-, Eruca-
und dergleichen säurereste, und werden allgemein aus Speisefetten und -ölen gewonnen, wie Baumwollsamenöl,
Sojabohnenö!, Kokosnußöl, Rüböl, Erdnußöl, Olivenöl,
Palmöl, Palmkernöl, Sonnenblumenöl, Reisschalenöl, Maisöl, Sesamsamenöl, Safloröl, Cheiranthusöl, Kressesamenöl,
Walöl, Sardinenöl, Heringsöl, Menhadenol,
Schweineschmalz, Talg und dergleichen. Diese Glyceride können zum Teil auch ein oder zwei kurzkettige
Acylgruppen mit 2 bis etwa 6 C-Atomen enthalten, z. B. Acetyl-, Propionyl-, Butyryl-, Valeroyl- und Caproylreste.
Sie können durch statistische oder bei niedrigen Temperaturen ablaufende Zwischenveresterungsreaktionen
von Fett-Triglyceride enthaltenden ölen und Fetten erhalten werden, wie zwischenverestertes oder
umgelagertes Baumwollsamenöl und Schweineschmalz, Sie können ferner auch nach verschiedenen organischen
Syntheseverfahren erhalten werden.
Obwohl für das erfindungsgemäße Verfahren vom Gesichtspunkt der Herstellung von in einer Richtung
parallelen fleischartigen Fasern nicht kritisch aber vom
Gesichtspunkt der Verbraucherakzeptanz bevorzugt, kann die Proteinmischung außer wärmekoagulierbarem,
durch Wasser hydratisierbarem Protein und Fett in den oben angegebenen Bereichen zusätzlich und in Abhängigkeit
von den herzustellenden fleischanalogen Produkten noch bestimmte Mengen anderer Komponenten
enthalten, wie Konservierungsmittel, Geschmacksstotfe, Farbe, Emulgatoren, Stabilisatoren, Vitamine, zusätzliches
Protein aus Ernährungsgründen, Kohlehydrate und Treibmittel.
Zusammenfassend ist die Proteinmischung allgemein wie folgt zusammengesetzt:
Trockene Proteinmischung Gew.-%
Wärmekoagulierbares Protein
Andere Komponenten
30-100
0- 50
0- 70
0- 50
0- 70
Vom Gesichtspunkt niedriger Kosten und einer guten Faserbildung werden Sojaprotein und Weizenprotein
als wärmekoagulierbare Proteine für die Herstellung der Proteinmischung bevorzugt. Im allgemeinen werden
pflanzliche gegenüber tierischen Proteinen bzw. Proteinrohstoffen bevorzugt, und zwar wieder hauptsächlich
aus Kostengründen.
Die nasse Mischung, d. h. eine bezüglich ihres Feuchtigkeitsgehaltes eingestellte Trockenmischungs-Zubereitung,
enthält:
Nasse Mischung Gew.-%
Trockene Mischung
Wasser
Wasser
80-20
20-80
20-80
Nach Bildung der Proteinmischung wird der Feuchtigkeitsgehak
der Proteinmischung zur Erzeugung einer nassen Mischung mit einem Feuchtigkeitsgrad von
20 — 80% des Gewichtes der nassen Mischung eingestellt. Der Feuchtigkeitsgehalt der nassen Mischung
sollte nicht über 80 Gew.-% liegen, weil ein höherer Feuchtigkeitsgehalt eine derart geringe Viskosität
ergibt, daß beim folgenden Verarbeiten wenig oder keine Faserbildung erfolgt. Anderseits sind Feuchtigkeitsgehaltswerte
der nassen Mischung von weniger als 20 Gew.-% unzweckmäßig, weil das Material so viskos
ist, daß es außerordentlich schwierig weiterverarbeitet werden kann. Wenn der Feuchtigkeitsgehalt unter 20%
liegt, ist die nasse Mischung so zäh, daß bei der folgenden Verarbeitung wenig oder keine Faserbildung
erzielt wird. Vom Gesichtspunkt der Vrrfahrenswirksamkeit und der optimalen Faserbildung werden
Feuchtigkeitsgehaltswerte der nassen Mischung im Bereich von 30 — 60 Gew.-% bevorzugt.
Nach Einstellung des Feuchtigkeitsgehaltes der Proteinmischung auf einen Wert im Bereich von 20 bis
80% des Gewichtes der nassen Mischung wird die bezüglich ihres Feuchtigkeitswertes eingestellte Proteinmischung
durchmischt, und zwar bei einer Temperatur unter der Wärmekoagulierungstemperatur des
wärmekoagulierbaren Proteins, so daß ein zusammenhängender,
bearbeitbarer Proteinteig gebildet wird. Die genaue bzw. optimale Dauer dieses Mischvorgangs
sowie die optimale Mischgeschwindigkeit hängt sowohl vom verwendeten Protein bzw. Proteinrohstoff als auch
von der Zusammensetzung der Proteinmischung ab. Für Weizen- und Sojaprotein sind bevorzugte Mischzeiten
und -geschwindigkeiten bei Verwendung eines handelsüblichen Planeten-Paddelmischers wie folgt:
0,5 — 15 min bei Geschwindigkeiten von 50—250 U/min. 5 Obwohl Mischdauer und Mischgeschwindigkeiten
keinen definierten kritischen Bedingungen unterliegen, muß auf die Gefahren eines übermäßigen Mischens
hingewiesen werden. Es wurde gefiuiden, daß im Fall
einiger pflanzlicher Proteine ein langes Mischen nach
ίο der Bildung des zusammenhängenden, bearbeitbaren
Proteinteiges tatsächlich die faserbildenden Eigenschaften der verwendeten speziellen pflanzlichen Proteinrohstoffe
schädigen kann. Obwohl die Mischzeit, in anderen Worten, nicht kritisch ist, sollte man darauf achten, eine
übermäßige Durchmischung zu vermeiden und vorzugsweise sollte die Mischzeit kurz aber ausreichend zur
Bildung eines zusammenhängenden, bearbeitbaren Proteinteiges sein. Im allgemeinen erfolgt ein vollständiges
Mischen zur Bildung eines zusammenhängenden Proteinteiges innerhalb von Zeitspannen von 30 see bis
45 min, vorzugsweise innerhalb von 30 see bis 15 min. Bei Mischzeiten von mehr als 45 min hat sich eine
erhebliche Zunahme der Neigung zu Faserfehlbildungen gezeigt. Unabhängig von der angewendeten Mischgeschwindigkeit
werden zusammenhängende, bearbeitbare Proteinteigmassen allgemein innerhalb von Zeitspannen
gebildet, die erheblich kürzer als 45 min sind.
In bezug auf die Art der verwendeten Mischanlage sind keine kritischen Bedingungen gegeben und es
können alle allgemein erhältlichen Anlagen für das Mischen verwendet werden. Beispielsweise kann als
Mischer ein Planeten-Paddelmischer, ein »Sigma«-Mischer, ein Bandmischer, ein Doppelpaddelmischer, ein
»Hobart«-Mischer, ein Extruder oder eine andere bekannte Mischanlage, z. B. ein »Omnimixer«, verwendet
werden.
Was beim Mischen tatsächlich geschieht, ist die Bildung einer Emulsion aus der Proteinmischung und
der Feuchtigkeit, wobei die Emulsion das Aussehen eines zusammenhängenden, bearbeitbaren Teiges hat.
Zur Verkürzung der Mischzeit wird die nasse Mischung, vorzugsweise bei etwas erhöhten Temperaturen, durchmischt.
Der einzige kritische Faktor in bezug auf die Mischtemperatur besteht darin, daß diese Temperatur
unter der Wärmekoagulierungstemperatur des in der Proteinmischung enthaltenen Proteins liegen muß.
Wenn die Temperatur über der Wärmekoagulierungstemperatur des Proteins liegt, wird das Protein während
des Durchmischens vorzeitig koaguliert, und zwar unter
so sehr turbulenten Bedingungen, die, wie im folgenden erläutert, die Möglichkeit einer parallelen Faserbildung
ausschalten.
Die genaue Wärmekoagulierungstemperatur ändert sich zwar in Abhängigkeit vom verwendeten Proteinrohstoff
bzw. Protein, doch hat sich gezeigt, daß die Wärmekoagulierungstemperatur der meisten für das
erfindungsgemäße Verfahren geeigneten Proteine im allgemeinen unter 100° C und meist über 60° C liegt.
Am anderen Ende der Temperaturskala bedingen
praktische Überlegungen, daß das Mischen nicht bei Temperaturen unterhalb des Gefrierpunktes der Mischung,
d. h. etwa O0C, erfolgt. Vom Gesichtspunkt der
Gesamtverfahrenswirksamkeit und der Temperaturen, .Hie ein rasches Mischen zur Bildung eines zusammenhängenden,
bearbeitbaren Teiges ermöglichen und dennoch niedrig genug sind, um eine vorzeitige
' Wärmekoagulierung zu vermeiden, wird der Bereich von etwa 5 — 60° C bevorzugt.
Nach Abschluß des Mischens hat die feuchtigkeitseingestellte
Proteinmischung, die in Wirklichkeit eine Emulsion ist, das Aussehen eines zusammenhängenden,
bearbeitbaren Teiges, ähnlich wie Brotteig. Dieser zusammenhängende, bearbeitbare Proteinteig, der in
bezug auf Textur, Charakter und Bearbeitbarkeit dem Brotteig ähnlich ist, eignet sich in idealer Weise für den
letzten Schritt des Verfahrens der Erfindung.
Dieser letzte Schritt des Verfahrens ist für die Bildung einer in einer Richtung sich erstreckenden parallelen,
fleischartigen Faserstruktur wesentlich und besteht darin, daß der zusammenhängende, bearbeitbare Proteinteig
einer nicht-iurbulenten Verstreckung und der Einwirkung von Wärme ausgesetzt wird. Die hier
verwendete Bezeichnung »Verstrecken« soll die Vergrößerung der Länge eines Materials bedeuten. Als ein
allgemein bekanntes Beispiel kann auf die Analogie zur bekannten Vorstellung des Ziehens von Karamelmasse
hingewiesen werden, d. h. das Verstrecken von Karamelteig durch Einwirkung annähernd gleicher Kräfte in
entgegengesetzten Richtungen auf die Enden des Karamelteiges. Wie weiter unten eingehender erläutert,
muß das Verstrecken ohne Turbulenz erfolgen.
Der genaue Verstreckungsgrad ist nicht kritisch, da sich stets einige Fasern bilden, wenn das Verstrecken
ohne Turbulenz erfolgt. Vom Gesichtspunkt einer bevorzugten Faserqualität sollte das Ausmaß der
linearen Ausdehnung des Proteinteiges während des Verstreckens mindestens 15% und vorzugsweise
50- 150% betragen.
Der Ausdruck »lineare Ausdehnung«, wie er hier verwendet wird, ist durch folgende Formel definiert:
E=
Li
X 100
in der E die lineare Ausdehnung des Proteinteiges in Prozent, Li die ursprüngliche Länge des dem Verstrekken
unterzogenen Teiganteiles und Lf die Endlänge des Teigteiles nach erfolgtem Verstrecken bedeutet
Wie oben mehrfach erwähnt, ist es für das erfindungsgemäße Verfahren kritisch, daß das Verstrekken
ein nicht-turbulentes Verstrecken sein muß. Es hat sich nämlich gezeigt, daß bei Einführung irgendeiner
Turbulenz in den zusammenhängenden, barbeitbaren Proteinteig während des Verstreckens und der Erwärmung
eine Turbulenz die Möglichkeit der Bildung von parallel in einer Richtung orientierten muskelähnlichen
Fasern ausschaltet und daß alle gebildeten Fasern statistisch orientiert und weder in bezug auf Textur noch
Aussehen fleischähnlich sind.
Die Begriffe der iufbüienicM biw. inciii-iurbuienten
Strömung sind in der Technik bekannt Allgemein kann Turbulenz als eine nicht stromlinienartig bzw. nicht
laminar verlaufende Strömung angesehen werden, deren Teilchen erratische, dauernd sich ändernde Wege
zurücklegen- Bei einer nicht-turbulenten oder laminaren Strömung bewegen sich die Teilchen dagegen auf
vorhersagbaren und sich nicht ändernden Wegen. Die Reynoldszahl ist das übliche Maß für Turbulenz und die
Reynoldszahl des zusammenhängenden Teiges sollte während des Verstreckens nicht über 2000 liegen. Bei
Reynoldszahlen über 2000 ist die Turbulenz zu groß und das Produkt zeigt dann keine parallel in einer Richtung
sich erstreckenden Fasern.
Für die Vorrichtung zum nicht-turbulenten Verstrekken der zusammenhängenden, bearbeitbaren Proteinteigmasse
bestehen keine kritischen Bedingungen und man kann diesen Proteinteig wie bei der bekannten
Karamelziehmethode verstrecken. Auch wenn die Proteinmischung geringe Mengen eines Treibmittels
bzw. Backpulvers, wie Natriumbicarbonat und eine entsprechende Säure als Komponente enthält, wird
beim Erwärmen des Proteinteiges in einem Gefäß mit glatten und großen Begrenzungswänden aus dem
Treibmittel Kohlendioxyd freigesetzt und bewirkt eine Ausdehnung und eine Verstreckung in einer Richtung
ι« entlang den Wänden des den Teig begrenzenden Gefäßes, wobei parallel in einer Richtung sich
erstreckende Fasern gebildet werden.
Auch können bestimmte Auspreßvorrichtungen oder Extruder verwendet werden. Für das erfindungsgemäße
ιr) Verfahren sind Anlagen geeignet, die einen von außen
beheizten Kanal mit zunehmend sich verkleinernder Querschnittsfläche zu bilden vermögen. Der Querschnitt
des Kanals kann die Form eines Rechtecks, Parallelogramms, Sechseckes oder irgendeine andere
geeignete Form haben. Am meisten verwendet und am einfachsten darstellbar ist ein Kanal mit kreisförmigem
Querschnitt und in Form eines hohlen Kegelstumpfes. Bei Verwendung eines solchen Gerätes wird das
Material, d. h. der zusammenhängende, bearbeitbare
2r> Proteinteig in laminarem, d. h. nicht-turbulentem, Fluß
langsam nach vorne bewegt und gleichzeitig durch die Wandungen der Kammer erwärmt, so daß das Protein
erhitzt und der Wärmekoagulierung ausgesetzt wird. Bei einer solchen Anlage erfolgt keine Agitation oder
Vermischung und der Durchfluß ist in echtem Sinne nicht-turbulent Bei anderen hier für die Verwendung
geeigneten Anlagen wird der zusammenhängende, bearbeitbare Proteinteig nach außen orientierten,
einander entgegengerichteten Kräften ausgesetzt und dabei so begrenzt, daß die Ausdehnung nur in einer
Richtung erfolgen kann.
Außer der nicht-turbulenten Verstreckung des zusammenhängenden,
bearbeitbaren Proteinteiges ist es wesentlich, daß der Teig einer Erwärmung auf eine
Temperatur über der Wärmekoagulierungstemperatur des jeweils vorliegenden Proteins unterworfen wird. Im
allgemeinen liegt diese Temperatur über 600C und
gewöhnlich im Bereich von 63 —2050C. Bei Temperaturen
in diesem Bereich wird der Teig, welcher bereits der nicht-turbulenten Verstreckung zur Orientierung des
darin enthaltenen Proteins in einer Richtung unterworfen ist der Wärmehärtung oder Wärmekoagulierung in
dieser speziellen Orientierung unterworfen. Eine derartige Wärmehärtung oder Wärmekoagulierung (die
so beiden Ausdrücke werden austauschbar verwendet) stellt sicher, daß keine nachfolgende Faserverschlechterung
aufinü. Bevorzugte WäinicköägüMcfüngSieiTiperaturen
liegen im Bereich von 75—150°C Temperaturen
über 2050C sollten vermieden werden, um nachteilige Wirkungen, wie etwa das Ansetzen bzw.
Verbrennen des Proteinteiges bzw. des entsprechenden fleischanalogen Materials, zu vermeiden.
Vorzugsweise wird gleichzeitig verstreckt und erhitzt Gewünschtenfalls kann das Erwärmen aber auch nach
dem Verstrecken erfolgen.
In den folgenden Beispielen einiger Ausführungsformen des erfmdungsgemäßen Verfahrens beziehen sich
alle Angaben in Prozent auf das Gewicht, sofern nichts anderes vermerkt ist
Es wurde eine trockene Proteinmischung folgender Zusammensetzung hergestellt:
Komponente
Menge (g)
Gew.-% der
trockenen
Proteinmischung
Sojaprotein-lsolat*) 200 55,7
Eiklar-Feststoff 18,5 5,2
(Ei-Albumin)*)
Backpulver 9,6 2,7
Gelatine 9,6 2,7
Künstlicher 19,5 5,3
Geschmacksstoff
(Rindfleischgeschmack)
Karamelfarbe 2,3 0,6
Sojabohnenöl 100 27,8
(Jodzahl 107)
*) Wärmekoagulierbares Protein.
Die trockenen Komponenten mit Ausnahme des Sojabohnenöls wurden 5 min bei geringer Geschwindigkeit
(60 U/min) in einem »Hobart«-Mischer vermischt. Danach wurde das Sojabohnenöl, das bis zu einer
Jodzahl von 107 hydriert worden war, zugegeben und weitere 5 min bei einer mittleren Geschwindigkeit
(120 U/min) in dem »Hobart«-Mischer gemischt. Dann wurden 250 g heißes Leitungswasser mit einer Temperatur
von etwa 57=C zur Mischung gegeben und diese noch eine weitere Minute bei hoher Geschwindigkeit
(180 U/min) im »Hobart«-Mischer zur Bildung einer zusammenhängenden, bearbeitbaren Proteinteigemulsion
mit einem Feuchtigkeitsgehalt von 41% durchmischt.
100 g des Proteinteiges wurden in einen 180 ml fassenden hochformigen Becher gegeben. Der Becher
wurde 1 Std. in kochendes Wasser gestellt. Die Temperatur des in dem Becher enthaltenen Proteinteiges
betrug nach 1 Std. annähernd 90" C. Wegen des Treibmittelsystems und der Wärmeeinwirkung dehnte
sich das Material in einer Richtung parallel zu den Wandungen des Bechers aus und wurde dadurch einer
nicht-turbulenten Verstreckung unterworfen. Die Reynoldszahl lag während des Verstreckens unter 2000. Die
Linearexpansion wurde gemessen und betrug etwa 150%.
Die Untersuchung des expandierten Produktes nach gleichzeitigem Erhitzen und Verstrecken unter den
oben angegebenen Bedingungen zeigte ein Projekt mit ausgezeichneter Faserbildung, die der Faserung von
Hühnerbrust sehr ähnlich war.
Es wurde eine trockene Mischung hergestellt, die folgende Komponenten enthielt:
Menge (g) Gew.-% der
trockenen
Proteinmischung
Weizengluten*) 28,5 71,2
Sojabohnenöl 10,0 25,0
(Jodzahl 107)
(Jodzahl 107)
Eiklar*) 1,5 3,8
Gesamtgewicht der 40
trockenen Mischung
*) Wärmekoagulierendes Protein.
trockenen Mischung
*) Wärmekoagulierendes Protein.
Die trockene Mischung wurde mit 60 g Wasser zur Herstellung von 100 g Proteinteig gemischt, der 40
Gew.-% Trockenmischung und 60 Gew.-% Wasser enthielt. Das Vermischen wurde wie folgt durchgeführt:
Eiklar, Wasser und öl wurden in einem »Waring«-Mischer, bei mittlerer Geschwindigkeit, d. h. 10 000 U/min,
während etwa 45 see vermischt und das Weizengluten wurde langsam zugegeben und etwa 1 min eingemischt,
so daß eine zusammenhängende, bearbeitbare Proteinteigemulsion entstand. Der Teig wurde in einen 180 ml
fassenden hochformigen Becher gegeben und in siedendem Wasser 45 min erhitzt. Während dieser
Zeitspanne erfolgte gleichzeitig eine Erwärmung auf etwa 90°C und ein nicht-turbulentes Verstrecken. Die
Reynoldszahl stieg während des Verstreckens nicht über 2000. Die Linearexpansion wurde gemessen und
betrug etwa 100%. Nach Abkühlen wurde das Produkt untersucht und zeigte eine sehr faserige Struktur ähnlich
dem Fasercharakter von Hühnerbrust.
Das Verfahren von Beispiel 2 wurde mit einer Proteinmischung folgender Zusammensetzung wiederholt:
Komponente
Menge (g)
üew.-% der
trockenen
Proteinmischung
Trockenes Eiklar*)
100
100
*) Wärmekoagulierbares Protein.
Das Eiklar und 180 g Wasser (34,7% Protein, 65,3% Wasser) wurden vermischt und ergaben nach Verarbeitung
gemäß Beispiel 2 ein Produkt mit ausgezeichneter Faserbildung.
In diesem Beispiel wurde eine trockene Proteinmischung
folgender Zusammensetzung verwendet:
Komponente
Menge (g)
Gew.-% der
trockenen
Proteinmischung
Weizengluten*) 31 62
so Sojabohnenöl 14 28
(Jodzahl 107)*)
Eiklar-Feststoff 1,8 3,6
Eiklar-Feststoff 1,8 3,6
Rindfleischbouillon- 2,1 4,2
Geschmack
Farbe und andere 1.1 2,2
Nebenanteile
*) Wärmekoagulierbares Protein.
Die trockenen Komponenten wurden mit 50 g Wasser (entsprechend 50 Gew.-% Wasser und 50
Gew.-% der trockenen Proteinmischung) in einem »Hobart VCM«-Mischer während etwa 2 min bei einer
Temperatur von 38° C gemischt Dann wurde die Mischung durch einen üblichen Kochextruder ausgepreßt Der Extruder wurde auf eine Temperatur von
6SJ5"C erwärmt* Die Auspreßdüse entsprach einem
hohlen Kegelstumpf mit kreisförmigem Querschnitt. Der Kegel besaß einen kontinuierlich sich vermindernden
Durchmesser mit einer größten Weise von 15,9 mm und einer kleinsten Weise von 4,8 mm. Wegen der Form
des Extruderausgangsrohres trat weder Rückfluß noch Turbulenz auf, und dementsprechend stieg die Reynoldszahl
nie über 2000. Wegen der Konstruktion des Extruders wurde die Mischung gleichzeitig verstreckt
und wärmekoaguliert. Das Maß der Linearexpansion wurde auf etwa 150% geschätzt.
Es wurde eine trockene Mischung folgender Zusammensetzung hergestellt:
Komponente | Menge (g) | Gew.-% der |
trockenen | ||
Proteinmischung | ||
Sojaprotein*) | 3140 | 56,8 |
Trockenes | 285 | 5,1 |
Eiklar-Protein*) | ||
Backpulver | 150 | 2,7 |
Gelatine | 150 | 2,7 |
Karamelfarbe | 45 | 1,2 |
Fleischgeschmack- | 250 | 4,5 |
Aroma | ||
Hydriertes Sojabohnenöl | 1500 | 27 |
(Jodzahl 107) | ||
Rote Farbstofflösung | 90 I | berechnet ais > Teile des |
Blaue Farbstofflösung | 15 I | Wassers |
*) Wärmekoagulierbares Protein.
Die trockenen Komponenten wurden in die Mischschüssel eines »Hobart«-Mischers gebracht und 5 min
bei niedriger Geschwindigkeit vermischt. Danach wurde das Sojabohnenöl zugegeben und weitere 5 min bei
mittlerer Geschwindigkeit gemischt. 3750 g Wasser, einschließlich des Gewichtes der Farbstofflösung
wurden zugegeben. Dann wurde weitere 1,5 min bei mittlerer Geschwindigkeit zur Bildung einer zusammenhängenden,
bearbeitbaren Proteinteigemulsion durchmischt, die 67 Gew.-% Feuchtigkeit enthielt. Die
Temperatur während des Mischens betrug 38° C.
Der zusammenhängende, bearbeitbare Proteinteig wurde durch eine Vorrichtung geführt, die ein aus zwei
Stahlbändern bestehendes gedecktes konvergierendes Förderband besitzt. Dieses besteht aus zwei praktisch
synchron laufenden erwärmten Stahlförderbändern, wobei ein im wesentlichen horizontaler Teil des einen
endlosen Förderbandes von einem Teil des zweiten endlosen Förderbandes so überdeckt ist, daß die Bänder
zusammen einen konvergierenden Spalt bilden. Wenn man den zusammenhängenden, bearbeitbaren Proteinteig
zwischen den Bändern als aus einer unendlichen Anzahl unendlich dünner Querschnittsflächen ansieht,
ist jede Querschnittsfläche vorne und hinten von relativ großen Teigmassen eingedämmt. Durch diese Dämmung
in Längsrichtung, die eine Längsausdehnung praktisch ausschließt, wird beim Fördern des Teiges
vom breiteren Ende des konvergierenden Spaltes zu dessen schmalerem Ende zwischen den Förderbändern
eine nicht-turbulente Verstreckung erzielt. Dabei steigt die Reynoldszahl nie über 2000. Während der
Förderung des Teiges durch den sich verengenden Spalt wird der Teig zur Wärmekoagulierung auf eine
Temperatur von etwa 90"C erwärmt. Die Dauer des gleichzeitigen Erhitzens und nicht-turbulenten Verstreckens
beträgt etwa 50 min. Die Untersuchung des Produktes zeigte sehr fleischähnlich aussehende, parallele
Fasern. Der geschätzte Wert der Linearexpansion betrug 100%.
Claims (1)
- Patentanspruch:Verfahren zur Herstellung eines fleischähnlichen Proteinproduktes mit Faserstruktur, wobei man ein Proteinteiggemhch, dessen Protein zu 30 bis 100 Gewichtsprozent aus wärmekoagulierbaren Protein besteht, mit einem Feuchtigkeitsgehalt von 20 bis 80 Gewichtsprozent, bezogen auf das fertige Gemisch bei Temperaturen unter der Wärmekoagulierungs- ι ο temperatur des wärmekoagulierbaren Proteins herstellt und das Proteinteiggemisch einer Erwärmung auf Temperaturen über der Wärmekoagulationstemperatur des enthaltenen wärmekoagulierenden Proteins unterwirft, dadurch gekennzeichnet, daß man das Proteinteiggemisch vor der Erwärmung oder gleichzeitig mit der Erwärmung zur Ausbildung einer in einer Richtung parallelen fleischähnlichen Faserstruktur einer nicht-turbulenten Verstreckung in einer Richtung unterwirft. :<i
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