<EMI ID=1.1>
blazen cellen, dat zi jn structurele verband bi j warmtebehandeling in een vat behoudt.
Verder verschaft de uitvinding een aangelengde verbinding met
<EMI ID=2.1>
Verder ver.schaft de uitvinding een verbinding, die een pastei is
<EMI ID=3.1>
tenminste ongeveer 15 gew.% van een getextureerd eiwittcevoegsel, gebaseerd op het gewicht van het natuurlijke vlees, welk toevoegsel een eetbaar,
<EMI ID=4.1>
(a) een opbrengst na koken, die belangrijk groter is dan zender het toevoegsel,
(b) een samenhang, die tenminste ongeveer gelijk is aan die zonder het toevoegsel, en
(c) een textuur, die tenminste ongeveer even goed is als zender het toevoegsel.
De uitvinding betreft ook in een wer.kwijze voor het extruderen
van een hete, vochtige, viskeuze eiwithoudende smelt door en uit een matrijs,
<EMI ID=5.1>
Ook omvat de uitvinding in een werkwijze voor het extruderen van een hete, vochtige, viskeuze plastische massa door en uit een matrijs, de
<EMI ID=6.1>
vloeistof ontstane cellen binnen de massa terwijl de stromende massa zich bevindt in een bepaald deel van de lengte van de matrijs.
<EMI ID=7.1> <EMI ID=8.1>
zetten in een viskeuze plastische massa, het voeren van de massa onder verminderende druk door een gedeelte van de lengte van een matrijs terwijl de massa zich op een hogere temperatuur bevindt dat het atmosferische kookpunt van water en terwijl die temperatuur door niet-adiabatische middelen wordt ingesteld op een temperatuur boven, maar voldoenda dichtbij het betreffende kookpunt van water voor het veroorzaken van een beperkt koken van het water en het inleiden van de vorming van door stoom ontstane cellen, gelegen binnen de door de dichtheid gerichte massa, en het extruderen van de massa door een matrijsopening.
De voorkeurskprodukten van deze werkwijze hebben de eigenschappen van een goede en snelle absorptie van water (bijvoorbeeld ongeveer 125%
<EMI ID=9.1>
zij de gewenste structuur en kauwbaarheid behouden.
De voorkeur wordt gegeven aan de vervaardiging van voedingsprodukten met een soortelijk gewicht (s.g.) van ongeveer 0,560 tot 1,04 g/cm<3>, hoewel ook voedingsprodukten met een lager of hoger s.g. vervaardigd kunnen worden. De voorkeursprodukten hebben, wanneer opgenomen in een vleespastei, goede poreusheids- of hydratatie-eigenschappen en geven een goede
<EMI ID=10.1>
Voorbeeld VIII).
De hier gebruikte termen "cellen" en "celvormig" hebben betrekking op de macroscopische celvormige holten, buisjes of bellen (als voorbeeld, die blijken bij globaal visueel onderzoek van het produkt) die gevormd worden binnen de massa onder de beschreven omstandigheden.
<EMI ID=11.1>
cellen binnen een massa door een geleidelijke of beperkte expansie zonder noemenswaard breken cf verbreken van de massa of de wanden, zoals plaatsvindt bij opblazen door explosie. Ballonvormig opblazen wordt normaal ingeleid binnen een matrijs, maar kan worden voortgezet nadat de massa de matrijs heeft verlaten. De cellen, die binnen de smelt of matrix worden gevormd, kunnen bijvoorbeeld van ongeveer 20 tot 60% of meer (bijvoorbeeld
<EMI ID=12.1>
uiteindelijke extrudaat. De produkten volgens de uitvinding mogen niet uit- <EMI ID=13.1> omstandigheden reageert met een ander cysteine en cystine vormt, waardoor zwavel-zwavel of disulfidebindingen ontstaan. Bij kamertemperatuur en in droge toestand zijn de disulfidebindingen zeer stabiel, maar onder omstandigheden met hoog vochtgehalte en hoge temperatuur kunnen disulfidebindingen onderling uitgewisseld worden.
Een eiwithoudend materiaal zoals eiwit van ontvette soja heeft een cysteinegehalte, waardoor een voldoende hoge dichtheid van verknopingsplaatsen ontstaat, om onder de voorkeursomstandigheden volgens de uitvinding een driedimensionale, verknoopte netwerkstructuur te vormen met disulfide-
<EMI ID=14.1>
moleculaire reaktie en de netwerkvorming een herschikking van de disulfidebinuingen, Deze disulfidebindingen en/of de herschikking, die optreden in de verknoopte netwerkstructuur, die bij voorkeur volgens de uitvinding ontstaat, vindt in hoofdzaak plaats binnen de matrijseenheid, blijft in hoofdzaak in stand na warmtebehandeling en moet worden onderscheiden van
<EMI ID=15.1>
binding. De voorkeursnetwerkstructuur volgens de uitvinding heeft voldoende verknoping om het produkt te kunnen beschouwen als hebbend een polymeer netwerk. Deze disulfidebinding en/of herschikking meebrengende verknopende structuurvorming wordt het produceren van een geculcaniseerd produkt genoemd.
Verrassend was dat de ballonvormig opblazende processen en omstandigheden volgens de uitvinding verknoopte eiwithoudende produkten bleken te verschaffen waarbij de driedimensionale netwerkvorm of structuur
(dat wil zeggen disulfidebinding en/of herschikking, met of zonder calciumbinding) niet verstoord wordt, maar in belangrijke mate of vrijwel geheel intakt blijft ook na het onderwerpen van het produkt aan een warmtebehandeling. Deze processen omvatten het omzetten van vochtig eiwithoudend uitgangsmateriaal in een kolom vochtige, viskeuze plastische
smelt en het voortbewegen van de smelt, opgesloten in een matrijs. Deze verknoopte produkten kunnen ook gewenste waterabsorptie-eigenschappen hebben.
De onderscheidende kenmerken van de voorkeursvormen van het eiwithoudende gestructureerde schuimprodukt of ballonvormig opgeblazen produkt zijn belangrijk. Eiwithoudende, door explosie opgeblazen produkten, hebben geen vergelijkbaar structureel verband dat na de warmtebehandeling behouden blijft.
De dichtheid, het waterabsorptievermogen en het structurele verband van eiwithoudende.produkten worden hier bepaald in overeenstemming met de beproevingswijzen die hieronder nader worden beschreven in de hoofdstukken Dichtheidsproef, Waterabsorptieproeven en Warmtebehandelingsproef voor structurele eenheid, tenzij anders is aangegeven.
Bij de voorkeurswerkwijze wordt een hete viskeuze massa in de vorm van een kolom (bijvoorbeeld massief, buisvormig of ringvormig of schroeflijnvormig), bijvoorbeeld een kolom van een eiwithoudende smelt, die een vluchtige component bevat, gedrukt of geperst door en uit een bepaalde lengte van een matrijssamenstel met open einde, met een matrijsopening aan het uitlaat- of stroomafwaartse einde van het samenstel naar een afvoergebied. De temperatuur van de massa in het matrijssamenstel ligt beneden het betreffende kookpunt van de vluchtige component gedurende een deel van zijn doorgang door het samenstel, onder de temperatuur-druk-
<EMI ID=16.1>
dichtbij het betreffende kookpunt van de vluchtige component gedurende een later, stroomafwaarts deel van de besloten doorgang, zodat het beperkte koken van de vluchtige component plaatsvindt in dat stroomafwaartse deel van het samenstel. Hierdoor ontstaat een beperkt koken en ballonvormig opblazen (in tegenstelling met opblazen door explosie) vóór (en bij de bereiding van sommige produkten na) het verlaten van de matrijs- opening door de massa.
Onder "opgesloten" wordt verstaan dat de materiaalkolom wordt gedrukt in aanraking met de wanden van het matrijssamenctel.
Bij de voorkeurswerkwijze volgens de uitvinding wordt de opgesloten smelt in de matrijs bewerkt onder omstandigheden waardoor door stoom uitgezette cellen ontstaan en een driedimensionale netwerkstructuur met disulfidebinding. De onderscheidende netwerkstructuur van de voorkeursprodukten heeft een opmerkelijke stabiliteit en deze produkten behouden hun structurele verband ondanks de warmtebehandeling.
Warmte en druk worden tot werking gebracht op vochtig uitgangs-
<EMI ID=17.1>
met eiwithoudend materiaal en toegevoegd water) voor het omzetten van het uitgangsmateriaal in een viskeuze plastische smelt. Een eiwithoudende plastische smelt, gevormd van eiwitmengsels die bijvoorbeeld plantaardig
<EMI ID=18.1>
achtig uiterlijk en een amorfe structuur.
Het vochtige uitgangsmateriaal bevat een vluchtige component, normaal water. Hoewel het vochtige uitgangsmateriaal bijvoorbeeld wel ongeveer 45 gew.% water kan bevatten, gebaseerd op het totale gewicht van het uitgangsmateriaal, moet het materiaal niet deegvormig bij omgevings-
<EMI ID=19.1>
inrichtingen, en mag het aanwezige watergehalte de vorming van het gewenste viskeuze karakter van de smelt niet hinderen of dit vernietigen.
Tijdens de doorgang van de hete smelt door de matrijs kookt een gedeelte van de vluchtige component voor het inleiden van de vorming van door ballonvormig opblazen verkregen cellen binnen de opgesloten smelt.
<EMI ID=20.1>
vooruit bewegende hete smelt, kernen verschaffen voor verdere expansie of ballonvormig opblazen nadat het produkt uit de matrijs is afgevoerd.
Het beperkte. ontstaan van inwendig gas (bijvoorbeeld stoom) tegen de in tegengestelde richting werkende samendrukkrachten in de matrijs
<EMI ID=21.1>
<EMI ID=22.1>
plaatselijke druk wordt daarbij in een bepaald gebied overwonnen door de druk van het opgewekte gas, bijvoorbeeld stoom, waardoor de vorming van cellen wordt ingeleid binnen de opgesloten hete smelt, ook al is de
<EMI ID=23.1>
veer met of in de nabijheid van de omgevingsdruk en op een temperatuur
(wanneer water de vluchtige vloeistofcomponent is), die voldoende dichtbij
100 C ligt om breken van de cellen bij het opblazen tengevolge van snel verdampen van water te voorkomen.
Het temperatuur-drukverband hangt af van het bepaalde gebruikte
<EMI ID=24.1>
<EMI ID=25.1>
inwendige van de matrijs. De te gebruiken speciale omstandigheden kunnen echter zonder bijzondere vaardigheid uit de hier gegeven beschrijving en
<EMI ID=26.1>
voorbeelden bepaald worden.
. Daar het moeilijk is de druk in een opgesloten kolom met een kleine dwarsdoorsnede nauwkeurig te bepalen en ook het bepalen van de temperatuur in deze opgesloten kolom een benadering is, kan men de regeling het eenvoudigst uitvoeren door de temperatuur in het gebied van de matrijso
opening in de buurt van ongeveer 100 C te br�ngen wanneer de vluchtige component water is. Variaties in de uitlaattemperatuur houden verband met. de mate van het koken of de verdamping van de vluchtige component zowel binnen als buiten de matrijs.
Bij een bepaalde vorm volgens de uitvinding heeft de voortbewegende kolom of smelt in de matrijs een voldoende grote dwarsdoorsnede om
<EMI ID=27.1>
de kolom. Deze variaties veroorzaken mogelijke variaties in dwarsrichting van de dichtheid op het s.g. tengevolge van verschillende stoomontwikkeling in de opgesloten kolom, evenals een laminaire stroming, die afschuiving
en spanningen veroorzaakt.
Ook is gevonden dat als gevolg van deze krachten in dwarsrichting, veroorzaakt door de werkwijze van de uitvinding, de viscositeit van de massa of matrix verhoogd wordt, zodat de massa stijver of sterker wordt, en dit blijkt opblazen door explosie te voorkomen onder omstandigheden waar
<EMI ID=28.1>
bijvoorbeeld de volgende voorbeelden I-III, waarin de matrijstemperatuur, gemeten in de nabijheid van de matrijsopening, ongeveer 1 2/3 tot 18 1/3 C boven 100 C ligt (maar beneden 121[deg.]C) en waar anders explosie-opblazen
<EMI ID=29.1>
<EMI ID=30.1>
waaruit blijkt dat de stroming van de viskeuze massa niet gelijkmatig is en langzamer nabij de matrijswanden dan in het centrum van de stroming. Hierdoor ontstaat een gegraducerde coaxiale stroming van de massa in de opgesloten baan, die hier soms laminaire stroming genoemd zal worden,
met een gelaagd patroon. De term gelaagd betekent echter niet noodzakelijk
<EMI ID=31.1> matrix volgens de uitvinding gevormde cellen liggen normaal gericht daarin,' bijvoorbeeld volgens een door de dichtheid gericht patroon. Zie de voor-
<EMI ID=32.1>
Daar de door afschuiving bewerkte matrix of het schuim de wanden begrenst van de daarin ontwikkelde cellen wordt van deze celwanden of van het grootste deel van de cellen, begrensd door de celwanden, soms gezegd dat deze door afschuiving bewerkt of gevormd worden.
Een georganiseerde celstructuur of een celstrctuur met een verband, welke termen hier gebruikt worden voor de geëxpandeerde voedselprodukten, bedoelen een structuur waarbij het produkt een weefselachtige textuur heeft.
Zogenaamde "plexilamellaire" of door explosie opgeblazen eiwithoudende produkten zijn gekarakteriseerd door daarin opgewekte cellen, die in hoofdzaak in willekeurige richtingen liggen en een duidelijke macroscopische organisatie missen. De produkten volgens voorbeeld I-VIII van de uitvinding hebben een veel meer gerichte structuur of organisatie
<EMI ID=33.1>
volgens de uitvinding kan veranderen, bijvoorbeeld geleidelijk, volgens tenminste één vlak ervan. Verder worden deze produkten beschreven als een macroscopisch georganiseerde, volgens één as gerichte structuur vertonend en zij kunnen door de dichtheid gericht zijn of volgens een dergelijk patroon gelegen cellen hebben.
De produkten van voorbeeld IV-VIII zijn in hoofdzaak gekenmerkt door in lagen gelegen cellen, die in langsrichting gevormd en gelegen zijn, in hoofdzaak volgens coaxiale, laminaire lagen, waarbij de dwarsafmeting, in de dwarsdoorsnede, ofwel de diameter van deze cellen geleidelijk afneemt van de centrale hartlijn van de extrusiebaan af. Het s.g. van deze produkten neemt in het algemeen af, bijvoorbeeld geleidelijk, in de richting van het geëxtrudeerde oppervlak of de huid daarvan, en in het algemeen toe, bijvoorbeeld geleidelijk, van de centrale hartlijn van de extrusiebaan af. Wanneer er een huid aanwezig is, dat wil zeggen wanneer deze niet verwijderd is door een kalibreerbewerking, is deze dicht, dat
<EMI ID=34.1>
delen van het produkt. Het geëxtrudeerde buitenoppervlak heeft het kenmerk in het algemeen een glasachtig uiterlijk te vertonen.
Bet produkt van voorbeeld IX is gekenmerkt door kleine cellen, een <EMI ID=35.1>
eiwitmeel in de vorm van vlokken of meel, bijvoorbeeld plantaardige of graaneiwitten, bijvoorbeeld tarwe-of rijst-gluten, of van ontvette of door een oplosmiddel geëxtraheerde plantaardige oliezaden, olieachtige, cotyledonzaden, bijvoorbeeld met een oplosmiddel geëxtraheerd eiwitmeel van sojabonen, of combinaties daarvan, met een eiwitgehalte op basis van het droge gewicht van ongeveer 30% of meer, bij voorkeur ongeveer 40%, 50% of meer. Ook concentraten van sojaeiwit met ongeveer 70% eiwit op basis van het droge gewicht kunnen bijvoorbeeld gebruikt worden en deze concen-
<EMI ID=36.1>
Verder kan indien gewenst een sbjaeiwitisolaat gebruikt worden met een eiwitgehalte op droge gewichtsbasis van ongeveer 90t of meer, of ook in de handel verkrijgbare caceine.
Het eiwithoudende materiaal kan al of niet in een tenminste gedeeltelijk geneutraliseerde vorm zijn.
Het eiwithoudende materiaal kan zelf bij de werkwijze volgens de uitvinding de noodzakelijke disulfide verschaffen voor de zelfstandige vorming van de voorkeursnetwerkstructuur, die vulcanisering of disulfidebinding of verknoping meebrengt.
Wanneer men een bijzonder zacht gestructureerd eiwithoudend produkt
<EMI ID=37.1>
materiaal bij voorkeur een hoog eiwitgehalte hebben. Wanneer daarom een eiwitmateriaal van ontvette soja wordt gebruikt is het gewoonlijk gewenst een zacht geneutraliseerd concentraat te gebruiken, dat in hoofdzaak vrij is van materiaal dat een boonachtige of bittere smaak veroorzaakt, zoals vervaardigd kan worden volgens Amerikaans octrooischrift 2.881.076.
Indien gewenst kan het eiwitmengsel een gewenste eetbare hoeveelheid graanprodukten bevatten of tezamen daarmee gebruikt worden, evenals zetmeel, bindmiddelen, rietsuiker, dextrose, vitaminen, kleurstoffen, smaak- of aromamiddelen, hydrolysaten, voedingsmiddelen of dergelijke, hoewel dergelijke speciale toevoegsels niet noodzakelijk of essentieel zijn voor de bereiding van het produkt. Deze toevoegsels kunnen aanwezig zijn in het eiwithoudende materiaal wanneer het eiwitmengsel aan de extrusie-inrichting <EMI ID=38.1>
extrusie.
Wanneer speciale toevoegsels worden gebruikt kan het eiwitgehalte
<EMI ID=39.1>
bijvoorbeeld van ongeveer 30 tot 75%. Voor sommige doeleinden verdient
<EMI ID=40.1>
veer 50 of meer gew.% eiwit op basis van het droge gewicht.
Voor sommige doeleinden is het gewenst gebleken een eetbare vorm van beschikbare calcium op te nemen, bijvoorbeeld calciumionen, in of tezamen met het eiwithoudende materiaal, bijvoorbeeld voordat het eiwitmengsel in een viskeuze smelt wordt omgezet, teneinde ean nog steviger structuur te geven, bijvoorbeeld een skeletvormige structuur en het produkt
<EMI ID=41.1>
door een nog grotere mate van textuur, stevigheid of kauwbaarheid hebben, zoals blijkt wanneer het produkt later wordt onderworpen aan hydratatie
of rehydratatie bij koken of anders warmtebehandelingen.
Kleine hoeveelheden calcium, bijvoorbeeld ongeveer 2 gew.% calciumzout, gebaseerd op het gewicht van het eiwitbestanddeel, kunnen zijn opgenomen in of worden gebruikt met het eiwitmengsel in de vorm van een eetbaar calciumzout, zoals dicalciumsulfaat-dihydraat, calciumchloride of dergelijk materiaal, zonder dat een ongewenste smaak aan het produkt ontstaat. Calcium heeft de tendens de gehydrateerde of gerehydrateerde textuur van het produkt te verhogen, maar ook enig verlies van de waterabsorptie-eigenschappen te veroorzaken. Volgens de uitvinding kan de structurele eenheid verkregen worden zonder gebruik van calcium of andere speciale toevoegsels.
Door verhoging van de pH van het eiwitmengsel met alkalisch materiaal zoals trinatriumfosfaat kan men de hydratatie-eigenschappen van het produkt vergroten, waarbij in het algemeen enige vermindering van textuur optreedt.
Het eiwitmengsel moet in een in hoofdzaak gelijkmatig vochtige toestand zijn en een effektieve hoeveelheid bevatten van een geschikte vluchtige component, bijvoorbeeld water, wanneer het wordt onderworpen aan
<EMI ID=42.1>
mengsel om te zetten in een smelt, bijvoorbeeld een in hoofdzaak homogene, vochtige, viskeuze plastische smelt.
De aard of samenstelling van het uitgangsmateriaal en de smelt, <EMI ID=43.1>
Wanneer mon bijvoorbeeld geschikte hoeveelheden eiwithoudend materiaal gebruikt, zoals ontvet sojaeiwit, in vlokken of meel, in het uitgangsmateriaal en dit tenminste gedeeltelijk wordt bevochtigd met water of water bevat: kan een viskeuze, maar onder druk vloeibare hete smelt worden verkregen, bijvoorbeeld bij produkttemperaturen goed boven 98,9-
100[deg.]C, bijvoorbeeld onder aanvankelijk grote druk. Bij de voorkeurswerkwijze moet de temperatuur van deze opgesloten, maar voortbewegende hete smelt voldoende geregeld worden door het matrijssamenstel, zodat de vorming wordt ingeleid van door stoom gevormde cellen in deze massa, bij voorkeur een opgesloten kolom van heet materiaal, over een bepaalde lengte
<EMI ID=44.1>
smelt. Verder worden de temperatuur-drukomstandigheden van deze smelt met opzet geregeld of gecoórdineerd binnen een bepaalde lengte van de matrijs, zodat het ballonvormig opblazen plaatsvindt en het geëxpandeerde extruuaat een matrix heeft met door stoom gevormde cellen daarin. Tijdens de extrusie van deze produkten naar een afvoergebied of omgeving, waarin bijvoorbeeld in hoofdzaak atmosferische omstandigheden heersen, kan de temperatuur aan het afvoereinde van de matrijs en in de massa daar, in of nabij de matrijsopening, geregeld worden, bijvoorbeeld worden ingesteld door afkoeling tot een temperatuur, die voldoende dicht ligt bij of niet te ver boven het betreffende kookpunt van water, bijvoorbeeld op of goed boven 98,9-100 C,
<EMI ID=45.1>
Wanneer men echter bijvoorbeeld geschikte hoeveelheden eiwithoudend materiaal gebruikt zoals caseine of een ontvet sojaeiwitisolaat in het uitgangsmateriaal en dit materiaal met water bevochtigd wordt, kan een viskeuze maar onder druk vloeibare hete smelt verkregen worden, bijvoorbeeld
<EMI ID=46.1>
veer 82[deg.]C of meer. De temperatuur-drukomstandigheden van een dergelijke opgesloten hete smelt worden eveneens met opzet bestuurd of gecoórdineerd binnen een lengte van de matrijs. Bij de voorkeurswerkwijze worden de temperatuur-drukomstandigheden zodanig bestuurd dat de vorming wordt ingeleid van door stoom gevormde cellen binnei, de opgesloten hete smelt in een lengte van de matrijs en onder de heersende drukomstandigheden en de vocht- <EMI ID=47.1> atmosferische omstandigheden heersen, kan de temperatuur aan het uitlaateinde geregeld worden, bijvoorbeeld ingesteld door verhitting tot een
<EMI ID=48.1>
van ongeveer 98,9-110 C. Wanneer de massa onder vacuum of onder druk uit
de matrijs afgevoerd moet worden, moet de temperatuur van de massa overeenkomstig worden ingesteld.
De hoeveelheid vluchtige vloeistof of water in het uitgangsmateriaal tijdens de uitoefening van mechanische druk en mechanische bewerking, bijvoorbeeld afschuiving, en de warmte voor het omzetten van het materiaal in een hete viskeuze massa, bijvoorbeeld plastische smelt, de aard van het uitgangsmateriaal en andere gewenste toegevoegde materialen, die daarmee vermengd kunnen worden, en de omstandigheden van de temperatuur-drukregeling, de pH, mechanische druk, afschuifwerking, vorming en stromingssnelheid en de aard van de speciale te gebruiken inrichting en procesomstandigheden houden alle verband met elkaar en moeten gecoördineerd worden. Wanneer
<EMI ID=49.1>
gewoonlijk ook andere werkomstandigheden. Er zijn geen ongewone moeilijkheden ondervonden bij het variëren van de werkomstandigheden ter aanpassing aan verschillende uitgangsmaterialen en andere omstandigheden.
De hoeveelheid beschikbaar water moet in het algemeen liggen in
<EMI ID=50.1>
voorkeur in het gebied van ongeveer 20 tot 35 gew.%, gebaseerd op het gewicht van de totale hoeveelheid vochtig uitgangsmateriaal of vochtig eiwitmengsel. Het is gewenst niet zoveel water te hebben dat de eenheid van de voortbewegende viskeuze kolom wordt verbroken. De eiwithoudende materialen kunnen bijvoorbeeld in de handelsvorm ongeveer 5 tot 15% vocht bevatten en dan behoeft slechts een beperkte hoeveelheid water te worden toegevoegd. Water vormt de bron voor de zelfstandige stoomopwekking. De hoeveelheid water, die nodig is om de door stoom gevormde cellen te ver-
<EMI ID=51.1>
Een groot aantal spuitgietmachines en thermoplastische extrusieen drukvormmachines of dergelijke inrichtingen kunnen, tenminste gedeeltelijk, gebruikt worden bij het bereiden, vormen en extruderen van de hete <EMI ID=52.1>
smelt of matrix. Bij voorkeur gebruikt men bijvoorbeeld een extrusie- inrichting met een roteerbare schroef, bijvoorbeeld een compressie- of transportschroef, in een gesloten, verwarmbare en afkoelbare cilinder en
<EMI ID=53.1>
bijvoorbeeld op geschikte wijze verbonden met of aangebracht aan het vooreinde of uitlaateinde van de extrusiecilinder. In sommige gevallen vormen de extrusiecilinder en de roteerbare schroef tezamen het matrijzenstel.
De inrichting moet de middelen verschaffen waarmee de opgesloten plastische smelt door een bepaalde lengte van een matrijs wordt gedrukt onder besturing van de temperatuur en druk van de smelt. Wanneer de smelt water bevat en wordt afgevoerd in een atmosferische omgeving moet de matrijs bijvoorbeeld werkzaam zijn verbonden met organen voor het voeren van de smelt door een bepaalde lengte van de matrijs onder vermindering van de smeltdruk, bijvoorbeeld in het algemeen tot of in de nabijheid van de atmosferische druk en onder instelling van de temperatuur van de opgesloten massa door niet-adiabatische middelen, bijvoorbeeld tot een temperatuur boven maar voldoende dichtbij het betreffende kookpunt van water,
voor het doen optreden van een beperkt koken van water en de vorming van stoomcellen in de smelt en organen voor het voeren van de verkregen poreuze matrix door een matrijsopening, bijvoorbeeld in het afvoergebied. Zoals hierboven reeds is gezegd kan het ballonvormig opblazen doorgaan nadat de smelt de matrijsopening heeft verlaten.
Bij veel, zo niet alle eiwithoudende materialen is het nodig de
<EMI ID=54.1>
<EMI ID=55.1>
gebieden van het matrijzenstel. Het matrijzenstel kan verhit of gekoeld worden of beide en kan een mantel, gedeeltelijke mantel of buizen hebben, waardoor het koelmiddel, bijvoorbeeld water of het verwarmingsmiddel, bijvoorbeeld stoom gecirculeerd kan worden.
Bij een dergelijke extrusie-inrichting kan het uitgangsmateriaal voorgemengd worden en toegevoerd aan de inlaat, bijvoorbeeld een trechter, van de extrusie-cilinder. Een deel van of het geheel van de vluchtige component kan reeds aanwezig zijn in het aan de inrichting toegevoerde materiaal of, indien gewenst, later in de extrusie-inrichting worden toe-
<EMI ID=56.1>
De roterende schroef voert materiaal naar en door de extrusie- <EMI ID=57.1>
en onder geschikte stromingsomstandigheden. Het materiaal kan bijvoorbeeld door een verloopstuk gaan, waarvan de temperatuur geregeld wordt, met een vernauwende, bijvoorbeeld trechtervormige doorgang, waardoor het materiaal gedrukt wordt. Dergelijke verloopstukken voeren naar een matrijs. De buitandiameter van de schroef kan groter zijn dan de uitlaat van het verloopstuk zodat zich materiaal verzamelt bij het verloopstuk onder een hogere druk.'
<EMI ID=58.1>
de roterende schroef, kan de vereiste druk verschaffen, bijvoorbeeld van ongeveer 31;5 tot 126 kg/cm , welke druk bepaald kan worden met een manometer aangesloten op het kanaal van het verloopstuk, terwijl de temperatuur in het verloopstuk bijvoorbeeld van ongeveer 115-160 C kan bedragen, bepaald met een thermokoppel, aangebracht nabij het kanaal van het verloopstuk. De matrijs vormt de smelt, bij voorkeur tot een kolom, waarbij door juiste regeling van temperatuur en druk een extrudaat met ballonopblazing ontstaat. Het eetbare eiwitextrudaat kan gezegd worden gekookt te zijn, hoewel dat extrudaat in het algemeen later verder wordt gekookt naar wens en als een afzonderlijke processtap. De dwarsdoorsneden en de vorm, evenals de lengte van de matrijs kunnen variëren, waardoor het produkt een cirkelvormige, ovale, rechthoekige of ringvormige dwarsdoorsnede kan hebben.
Matrijzen met een lengte van ongeveer 25 tot 61 cm zijn goed gebleken voor
<EMI ID=59.1>
diametar van de dwarsdoorsnede van dergelijke matrijzen is daarbij bij-
<EMI ID=60.1>
<EMI ID=61.1>
hoogte en ongeveer 12,7 mm breedte.
Zoals weergegeven in de tekening kan de gebruikte extrusieinrichting bijvoorbeeld een laboratoriuminrichting van het type Brabender, Prodex of Egan zijn, verbonden met een geschikt verloopstuk en in sommige gevallen met tussenstukken als verbindingen, bijvoorbeeld een verdeellei-
<EMI ID=62.1>
temperatuur-drukregelinrichtingen.
Met succes is een extrusie-inrichting gebruikt, bestaande uit een Sterling-extrusiepers (zie fig. 5 en voorbeeld IX), die een massieve
<EMI ID=63.1>
uitlaateinde worden voorzien van een afzonderlijk matrijzenstel, waarvan <EMI ID=64.1>
de temperatuur regelbaar is of een verlengstuk met vaste matrijswanden, dat de hete smelt in een ringvorm kan brengen.
De verkregen produkten kunnen op maat gebracht, gedroogd en/of bevroren worden. Bij het op maat brengen worden de afmetingen van het extrudaat teruggebracht tot de gewenste afmeting en onderverdeling, waartoe het produk� gesneden of gevormd kan worden tot brokken, korrels, kralen of dergelijke. Dit moet gedaan worden wanneer het extrudaat de matrijsopening verlaat of na het opvangen van het extrudaat. Het uit-
<EMI ID=65.1>
gemakkelijken zonder dat het produkt breekt of teveel gruis ontstaat. Voor veel doeleinden moet het verdeelde produkt een verhouding hebben van
<EMI ID=66.1>
volume), die voldoende is om een goede vochtindringing te verschaffen en/qf snelle hydratatie of rehydratatie , bijvoorbeeld door het gehele produkt. Een eetbaar extrudaat dat op de juiste afmetingen is gebracht,
kan worden toegevoegd aan andere voedingsprodukten, waaronder ongeëxpandeerde, getextureerde plantaardige eiwitprodukten (zie bijvoorbeeld de Amerikaanse octrooiaanvrage serial no. 285.422, ingediend 31 augustus, 1972) dat de gewenste textuur-, structuur- en eeteigenschappen heeft.
Het produkt volgens de uitvinding kan al of niet verdeeld gedroogd worden met bekende middelen tot een gewenst vochtgehalte, bijvoorbeeld 5-15%. Het drogen kan op elke geschikte wijze worden uitgevoerd.
<EMI ID=67.1>
opslag en conservering en later in plakken gesneden, bijvoorbeeld met een vleessnij-inrichting of in andere gewenste vormen, en ontdooid worden. bovendien kan het vochtige extrudaat zonder voorafgaande droging bevroren worden en voor of na het bevriezen in stukken verdeeld worden.
De voorkeursprodukten van de uitvinding hebben een geïntegreerde structuur ofwel een vleesvormige of georganiseerde weefselachtige
<EMI ID=68.1>
in dierlijke eiwitten, bijvoorbeeld de organisatie van macrovezels, terwijl zij een structuurlijke eenheid behouden bij koken en zelfs bij
<EMI ID=69.1>
tenminste 30%, bijvoorbeeld ongeveer 40%, 45%, 50%, 55% of zelfs meer, op <EMI ID=70.1>
basis van het droge gewicht. Indien gewenst kunnen zij vrijwel of geheel vrij zijn van niet-eiwithoudende vulstoffen of bindmiddelen.
Natuurlijke voedingsprodukten, waaronder vlees of vleesachtige produkten, kunnen worden aangevuld, aangelengd of vermengd met de eetbare produkten volgens de uitvinding, bijvoorbeeld als beschreven in voorbeeld VIII. De eetbare produkten volgens de uitvinding kunnen bijvoorbeeld in , blikvoedsel worden toegepast en kunnen in het blik gekookt of behandeld worden in overeenstemming met het gebruik in de voedingsindustrie. Zij kunnen ook gebruikt worden in vleesemulsies.
De produkten kunnen gehydrateerd of gerehydrateerd worden en in de voedingsindustrie gebruikt worden voor dezelfde doeleinden ais de bekende getextureerde plantaardige eiwitten (TVP-produkten), waaronder als aanlengmiddel of toevoegsel voor natuurlijk vlees of vleesachtige produkten of als vervanging van vlees voor mensen en dieren, maar gemeend wordt dat de produkten van de uitvinding zich onderscheiden van en beter zijn dan de TVP-produkten die tot nog toe beschikbaar waren.
<EMI ID=71.1>
hoofdzaak zijn driedimensionale netwerkstructuur met disulfideverknoping.
De opmerkelijke stabiliteit van deze driedimensionale netwerkstructuur wordt aangetoond door de volgende serie proeven.
Bij het uitvoeren van deze proeven werd 10 g van een droog monster van het te beproeven produkt geplaatst met 80 ml water in een 85 grams blik. Het blik werd gesloten en de inhoud verhit op 110[deg.]C gedurende 90 minuten, waarna het blik werd geopend en de inhoud voor beproeving ver-
<EMI ID=72.1>
De volgende stap was het in aanraking brengen van een gedeelte van het verhitte monster met een 6 M guanidine-hydrochlorideoplossing, gebufferd
<EMI ID=73.1>
voeging van dit oplosmiddel is men verzekerd dat het verkregen eiwithoudende monster zich gedraagt als typische willekeurig gerichte polymeerhelices (Tanford et al., J. Biol. Chem-, 241, 1921 (1968); Tanford et al.,
<EMI ID=74.1>
(1968); Tanford, Advan. Protein Chem., 24, 1 (1970). Wanneer het monster opstelt betekent dit dat de driedimensionale netwerkstructuur in belangrijke mate gehandhaafd is gebleven. Wanneer echter het monster aanvankelijk op-
<EMI ID=75.1> <EMI ID=76.1>
het licht doorlatende monster door dit in water te plaatsen en de guanidinehydrochloride te laten uitdiffunderen, waarna de celstructuur van het
<EMI ID=77.1>
belangrijke mate zijn driedimensionale netwerkstructuur heeft behouden bij de voorafgaande behandeling met guanidine-hydrochloride.
Wanneer het monster wordt geplaatst in een oplossing van 6 M
<EMI ID=78.1>
ethanol (disulfide-reduceermiddel), kan het produkt aanvankelijk opzwellen als gevolg van het behoud van de disulfide-netwerkstructuur, maar het mercaptoethanolbestanddeel veroorzaakt verbreking van de disulfidenetwerkvorm, waardoor het produkt oplosbaar wordt en zijn fysisch zelfdragende netwerkstructuur en structuurvorm verliest (dat wil zeggen in belangrijke mate structureel vervormt of ineenzakt). Deze proef bevestigt dat wanneer het monster zijn structurele vorm behield bij de voorafgaande behandeling met guanidine-hydrochloride, dit een gevolg was van de disulfide-netwerkstructuur. (Indien gewenst kan het mercaptoethanol worden toegevoegd aan het monster, dat tevoren was behandeld met guanidine-hydrochloride en wanneer deze andere werkwijze wordt gevolgd, moeten vergelijkbare resultaten verkregen worden).
Bij het wassen van het monster met water voor het verwijderen van de guanidine-hydrochloride-mercaptoethanoloplossing is de oorspronkelijke celstructuur van het verwarmde produkt niet aanwezig
(globaal visueel onderzoek) wanneer deze structuur een gevolg is van disulfideverknoping.
De uitgevoerde proeven en werkwijzen voor het bepalen van dichtheid of s.g., waterabsorptievermogen en structureel verband van een verwarmd produkt (evenals een aan kokend water onderworpen produkt) volgen nu.
Dichtheidsproef
Bij het bepalen van de specifieke dichtheid (in onderscheiding van de bulkdichtheid) van een monster van het eiwithoudende materiaal werd een totaal van 10 g van een gedroogd monster van eiwithoudend materiaal
(met bij voorkeur een kubische deeltjesgrootte van ongeveer 12,7-19 mm)
<EMI ID=79.1>
van 0,42 mm en voor 100% blijft liggen op een zeef met een maaswijdte van 0,177 mm, werden gedaan in een bekend laboratoriummaatglas van 100 ml, dat <EMI ID=80.1> tijdens de toevoeging continu in trilling werd gehouden doordat het was bevestigd aan een elektrische hamervibrator. De trilwerking veroorzaakt innig contact van het zeezand met alle stukken van het eiwithoudende monster.
Een deel van het zand wordt eerst in het maatglas geplaatst, daarna werd een stuk van het eiwithoudende monster op het zand geplaatst en dit stuk weer bedekt met verder zand. Deze procedure werd herhaald totdat alle stukken van het monster van 10 g en al het overblijvende zand in het maatglas waren toegevoegd en alle stukken volledig waren omgeven door en volledig ingebed in het zand. Bij het begraven van de stukken van het monster in zand werd het zand toegevoegd met een snelheid van ongeveer
1 ml/sec.
Het totale volume van het zand plus het eiwithoudende materiaal werd'afgelezen op het maatglas en de 70 ml van het zand afgetrokken van de gevonden waarde om het volume in ml van het eiwithoudende monster te verkrijgen.
Daarna werd het s.g, van het eiwithoudende monster in g/ml bepaald met de volgende formule:
<EMI ID=81.1>
Waterabsorptieproeven
De absorptie van koud water werd bepaald door het plaatsen van
10 g van een gedroogd monster van eiwithoudend materiaal in een beker van
250 ml en het toevoegen van 150 ml leidingwater. Men liet de beker met zijn ijhoud 1 uur bij kamertemperatuur staan. Na 1 uur werd het overschot aan vloeistof afgegoten door een zeef met een maaswijdte van 0,84 mm. Daarna werd het gewicht in g van het gehydrateerde eiwithoudende materiaal bepaald.
Het percentage geabsorbeerd koud water werd bepaald met de volgende formule:
<EMI ID=82.1>
Bij het bepalen van het percentage geabsorbeerd heet water werd dezelfde procedure gevolgd, maar met 10 g van een monster droog eiwithoudend materiaal en 150 ml kokend water. Het water werd na 10 minuten ver- <EMI ID=83.1>
heden werd bepaald door het plaatsen van 10 g van een monster van droog
<EMI ID=84.1>
van het blik en het onderwerpen van de inhoud aan verwarming gedurende 90 minuten bij 110[deg.]C. Het percentage van het geabsorbeerde water werd bepaald. met de boven gegeven formule.
Verwarmingsproef voor structureel verband
Bij het bepalen van het verband van een monster van gedroogd eiwithoudend materiaal bij verwarming werd 10 g van het droge eiwithoudende materiaal, gesneden in stukken van bijvoorbeeld ongeveer 12,7 x 12,7 x 12,7
<EMI ID=85.1>
afgedicht en de inhoud verhit gedurende 90 minuten bij 110 C. Na afkoeling werd het blik geopend.
Wanneer het verkregen gehydrateerde eiwithoudende produkt, hoewel opgezwollen tot een grotere afmeting als gevolg van het verwarmen, in hoofd-
<EMI ID=86.1>
de vloeistof in hoofdzaak helder is, wordt geacht dat het produkt zijn structurele verband heeft behouden. Wanneer echter het verkregen materiaal is uiteengevallen zodanig dat er een pap- of pulpachtige consistentie is ontstaan en niet in hoofdzaak zijn samenhangende, zelfdragende, brokvormige structuur (structurele identiteit) heeft behouden en de vloeistof zeer melkachtig is, wordt geacht dat het produkt zijn structurele eenheid of structurele verband niet heeft behouden.
De tekening,die niet op schaal is, dient ter toelichting van de uitvinding en toont enkele extrusie-inrichtingen die gebruikt werden bij verschillende van de hieronder volgende Voorbeelden.
Fig. 1 is een langsdoorsnede van een laboratoriumextrusieinrichting, type Brabender, waarbij verwarmingsband is gewikkeld om het grootste deel van de langwerpige matrijs, welk samenstel werd gebruikt bij verschillende van de proeven van de Voorbeelden I en II en, zonder
<EMI ID=87.1>
Fig. 2 is een langsdoorsnede van een extrusie-inrichting, type Prodex, met drie langwerpige matrijzen, ondergedompeld in water, welke <EMI ID=88.1>
Egan, gebruikt bij het Voorbeeld VII.
Fig. 4 is een gedeeltelijke langsdoorsnede van een Prodex- <EMI ID=89.1> Fig. 5 is een langsdoorsnede van een extrusie-inrichting, type Sterling, gebruikt bij Voorbeeld IX.
De Brabender-extrusie-inrichting van fig. 1 werd gebruikt voor bepaalde proeven van de Voorbeelden I en II.
De weergegeven extrusie-inrichting 10 heeft een horizontale, van een mantel voorziene cilinder 11, die over zijn gehele lengte getrokken is, dat wil zeggen trekken en groeven vertoont. De cilinder heeft een
<EMI ID=90.1>
erin opgenomen, die aandrijfbaar is met een niet weergegeven 3 pk-motor.
De schroef 13 voert materiaal toe en door een elektrisch verwarmbaar matrijsverloopstuk 16. In de Voorbeelden I en II werd de cilinder 11 verhit met hete olie, die door de mantel gecirculeerd werd. De temperatuur, waarop de mantel werd gehouden, werd bepaald met een thermokoppel 15 voor het meten van de temperatuur van de binnenwand 14 van de cilinder 11. De binnenwand staat in direkt contact met het materiaal, dat door de schroef
13 door de cilinder 11 wordt gevoerd.
Het verwarmbare matrijsverloopstuk 16 heeft een horizontaal trechtervormig kanaal en kan verhit worden met een elektrische verwarmingsspiraal of band 19. Het kanaal heeft een inlaatopening 17, die naar
binnen taps verloopt naar de ingang 18 van de matrijs, op welke plaats
een drukmeter 20 is aangebracht. Een thermokoppel 21 is geplaatst nabij de matrijsingang 18. De matrijsingang 18 is verbonden met een langwerpige horizontale buisvormige matrijs 22, waardoor het extrudaat wordt afge-
<EMI ID=91.1>
Het afgeplatte einde van de langwerpige matrijs 22 voert extrudaat af in de vorm van een lint. De oppervlaktemperatuur van het uiterste afvoereind van de matrijs 22 wordt gemeten met een oppervlakpyrometer, voor-
<EMI ID=92.1>
matrijsopening, van de matrijs 22. Verwarmingsband 24 is om het grootste deel van de lengte van de matrijs 22 gewikkeld en eindigt op een korte afstand achter het punt waar de temperatuur wordt gemeten van het afvoer- <EMI ID=93.1>
warmingsverlies van de hete plastische smelt, die door de matrijs 22 gaat. Dat wil zeggen dat bij toepassing van het verwarmingsband in de Voorbeelden I en II de temperatuur van het band lager was dan van de langwerpige matrijs en zijn inhoud, zodat het band een bestuurde afkoeling daarvan teweegbracht.
Bij de werking van de inrichting oefent de schroef 23, die een diameter van 19,05 mm heeft en een verhouding van lengte tot diameter
<EMI ID=94.1>
aan en door het verloopstuk 16 en de matrijs 22. De opbouw van het materiaal, dat door de schroef 13 aan het verloopstuk 16 wordt toegevoerd, veroorzaakt een drukuitoefening op het materiaal, die gemeten wordt met een drukmeter of manometer 20 van het Bourdon-type aan het verloopstuk 16, aangebracht bij het toevoereinde 18 van de matrijs. De temperatuur van het verwarmde of voorverwarmde verloopstuk wordt gemeten met het thermokoppel 21 nabij de matrijsinlaat 18.
De totale lengte van het verloopstuk 16 bedroeg ongeveer 111 mm.
<EMI ID=95.1>
mm en helt over een afstand van ongeveer 60,3 mm naar de inlaat 18, die een diameter heeft van ongeveer 9,5 mm en een lengte van ongeveer 50,8 mm.
De matrijs 22 heeft een langwerpig buisvormig mondstuk met een lengte van 254 mm. De matrijs 22 had oorspronkelijk een binnendiameter van 9,5 mm en een buitendiameter van 12,7 mm. De voorste 203 mm van de lengte van de matrijs 22 zijn echter afgeplat, waardoor een matrijsopening ontstaat met een hoogte-van ongeveer 6,35 mm en een breedte van ongeveer
12,7 mm, zodat het extrudaat de vorm heeft van een lint.
In de Voorbeelden I en II werd de uitzettingsgraad van het extrudaat bestuurd door afkoeling van de matrijs 22 hetzij met samengeperste lucht (niet weergegeven) en omgevingslucht (niet weergegeven), of door
het bedekken van het grootste deel van de matrijs met elektrisch verwarmd band 24, dat het'matrijseinde isoleerde en de afkoeling daarvan verminderde, maar niet geheel elimineerde. De inrichting van fig. 1 werd ook gebruikt
<EMI ID=96.1>
De oppervlaktemperatuur van het uitlaateinde of de uitlaatopening van de matrijs 22 werd gemeten met een oppervlakpyrometer met een thermokoppel 23 type 4040 Alnor Pyrocon van de Alnor Instrument Company. Het thermokoppel 23 werd op de matrijs 22 aangebracht op ongeveer 6,35 mm van <EMI ID=97.1>
het uitlaateinde. Het verwarmingsband 24 werd aangebracht op ongeveer 12,7 mm achter het thermokoppel 23.
De Prodex-extrusie-inrichting van fig. 2 werd gebruikt bij Voorbeeld IV en heef t drie langwerpige matri jzen, gedeeltelijk ondergedompeld in water. Dezelfde inrichting werd ook gebruikt bij Voorbeelden V en VI,
<EMI ID=98.1>
matrijzen werden gekoeld met samengeperste lucht in plaats van met een
<EMI ID=99.1>
<EMI ID=100.1>
(in een tweede proef van Voorbeeld VI waren de matrijzen gedeeltelijk ondergedompeld in water).
<EMI ID=101.1>
gladde cilinder 31. De cilinder heeft een inlaat 32 voor de toevoer en er
<EMI ID=102.1>
weergegeven 25 pk-motor. De schroef voert materiaal toe aan en door een verloopstuk 43, een 90 -bochtstuk 50, een verdeelblok 51 en drie langwerpige matrijzen 56A, 56B, 56C. De cilinder heeft vier elektrisch verwarmbare zones 1-4. Elke zone kan, indien gewenst, afzonderlijk verhit worden met elektrische verwarmingsspiralen of banden 39, 40, 41, 42. De temperaturen waarop deze zones gehouden worden, worden bepaald door het meten van de temperaturen aan de binnenwand 34 van de cilinder van die zones met
<EMI ID=103.1>
raking met materiaal, dat door de schroef 33 door de cilinder wordt gevoerd.
Het verloopstuk 43 heeft een trechtervormig kanaal met een inlaat-
<EMI ID=104.1>
of banden 46, 47. Een manometer 48 is aangebracht aan de matrijsinlaat 45. De temperatuur van het verloopstuk 43 wordt gemeten met het thermokoppel
49 aan de matrijsinlaat 45.
Het naar omlaag gerichte elleboogstuk 50 verbindt het verloopstuk
43 met een vertikaal cilindrisch verdeelblok 51. Dit blok kan verwarmd of voorverwarmd worden met stoom (niet getekend). Het verdeelblok heeft een inlaat 52 die voert naar afzonderlijke, de stroom materiaal splitsende kanalen 53. Het ondereinde van het verdeelblok heeft nippels 54, verbonden met de kanalen 53. Niet gebruikte kanalen worden afgedicht. De nippels 54, verbonden met de drie kanalen 53 van fig. 2, zijn bevestigd aan koppelingen <EMI ID=105.1>
55 die op hun beurt zijn bevestigd aan drie vertikale langwerpige matrijzen
56A, 56B, 56C. De uitlaateinden van de drie matrijzen zijn gedeeltelijk ondergedompeld in water 57, waardoor het afvoergebied wordt gevormd.
Bij extrusie met de inrichting volgens fig. 2 wordt het toegevoerde materiaal gevormd tot een schroeflijnvormig gewikkelde, horizontale, viskeuze plastische smelt, bij het verlaten van de schroef 33. De smelt . gaat dan het horizontale verloopstuk 43 binnen, dat deel uitmaakt van de inrichting 30. Hoewel het verloopstuk 43 is voorzien van elektrische verwarmingsorganen werd daardoor geen warmte toegevoerd bij de proef van Voorbeeld IV, hoewel het verloopstuk 43 werd voorverwarmd voor de betreffende proef.
De schroef 33 heeft een diameter van 63,5 mm en een L/D-verhouding
<EMI ID=106.1>
<EMI ID=107.1>
<EMI ID=108.1>
<EMI ID=109.1>
aan de matrijsinlaat 45.
Het elleboogstuk 50 heeft een inwendige diameter van 19,05 mm en is bevestigd aan het afvoereinde met een diameter van eveneens 19,05 mm van het verloopstuk 43. Het ondereinde van het elleboogstuk 50 is verbonden met het metalen vertikale, voorverwarmde verdeelblok 51, dat dient voor het splitsen van de stroom materiaal.
<EMI ID=110.1>
<EMI ID=111.1>
<EMI ID=112.1>
31,75 mm en verloopt dan geleidelijk radiaal naar buiten naar tien afzon-
<EMI ID=113.1>
ongeveer 4,76 mm en verloopt naar omlaag en naar buiten over een vertikale lengte van ongeveer 50,8 mm. Behalve de inlaat, de kanalen en de kanalen
<EMI ID=114.1>
<EMI ID=115.1>
Het onderste of afvoereinde van elk kanaal 53 is afgesloten of verbonden met een langwerpige matrijs.
<EMI ID=116.1>
<EMI ID=117.1>
ongeveer 50,8 mm. Het ondereinde van elke nippel is voorzien van een 19,05 mm koppeling 55. De koppelingen zijn op hun beurt bevestigd aan tirie vertikale matrijzen 56A, 56B, 56C, elk 305 mm lang en met een binnendiameter van 19,05 mm.
Het einde van de drie matrijzen is ondergedompeld in een waterbad
<EMI ID=118.1>
rechtstreeks afgevoerd in het water. De temperatuur van het water kan met een thermometer bepaald worden.
Fig. 3 toont een Egan-extrusie-inrichting, gebruikt bij Voorbeeld VII. Deze inrichting 60 heeft een horizontale cilinder 51 met een mantel, die aan de binnenzijde een getrokken profiel heeft van de zones I-IV. De cilinder 61 heeft een inlaat 62 voor de toevoer en er is een roteerbare 3:1 compressieschroef 63 in opgenomen, aangedreven door een 60 pk-motor
(niet getekend). De schroef 63 voert materiaal toe aan en door een verwarmbaar matrijsverloopstuk 71. Het verloopstuk heeft een horizontaal kanaal dat op zijn beurt is verbonden met een horizontale langwerpige matrijs 76.
De cilinder 61 heeft zes, afzonderlijk verwarmbare of afkoelbare zones I tot VI. De binnenwandtemperaturen van die zones worden gemeten met thermokoppels 64, 65, 66, 67, 68, 69. De binnenwand 70 staat in rechtstreeks contact met door de schroef 63 door de cilinder 61 aangevoerd materiaal. De cilinder heeft zes afzonderlijke mantels voor de circulatie van koelwater of stoom voor de betreffende zones. De uitlaattemperaturen van het koelwater uit de mantels van de zones I, II en VI worden bepaald met niet getekende thermometers, aangebracht in de respectievelijke uitlaatbuizen.
Het verloopstuk 71 heeft een trechtervormig kanaal 72, voerend
naar de matrijsinlaat 73. Een omzetter-drukmeter 75 is aangebracht aan de matrijsinlaat 73. In Voorbeeld VII werd het verloopstuk 71 voorverwarmd
met stoom, maar bij de proef daarvan werd koelwater door de mantel van het verloopstuk gecirculeerd.
Het verloopstuk 71 is bevestigd aan een langwerpige matrijs 76 met
<EMI ID=119.1>
<EMI ID=120.1>
van ongeveer 76,2 mm naar de matrijsinlaat 73. De matrijsinlaat 73 verloopt over ongeveer 50,8 mm. De langwerpige matrijs 76 is 610 mm lang en heeft <EMI ID=121.1>
<EMI ID=122.1>
op één lijn met en is verbonden met een horizontaal cilindrisch verdeelblok 51 door een nippel 50A, in plaats van met het elleboogstuk 30, welke
<EMI ID=123.1>
verdeelblok 51 is van dezelfde constructie als het verdeelblok van fig. 2.
De nippels 54, die van de beide niet afgesloten verdeelblokkanalen 53 uitsteken,-zijn op hun beurt verbonden met twee koppelingen 55, die weer zijn verbonden met twee langwerpige matrijzen 80, 81 met mantel, die elk hun eigen waterinlaat en -uitlaat hebben. De waterinlaat en de wateruitlaat van respectievelijk de matrijs 80 en 81 zijn niet weergegeven in fig. 4.
<EMI ID=124.1>
<EMI ID=125.1>
<EMI ID=126.1>
kan worden opgenomen met een niet weergegeven thermometer.
Bij gebruik van de boven beschreven extrusie-inrichtingen in de verschillende Voorbeelden waren de verloopstukken en het verdeelblok, indien aanwezig, in een verwarmde of voorverwarmde toestand.
De Sterling-extrusie-inrichting 90 volgens fig. 5 werd toegepast bij Voorbeeld IX en heeft een matrijzensamenstel. De extrusie-inrichting zonder de schroef werd vervaardigd door de Sterling Extruder Corporation onder model 5000 en heeft een lengte van 114 mm met een L/D-verhouding van
24:1. De schroef werd vervaardigd volgens specificatie van de aanvraagster.
Zoals in fig. 5 is weergegeven behoeft het matrijzensamenstel niet stationair te zijn. Bovendien behoeft het vochtige materiaal, dat aan de inrichting wordt toegevoerd, niet de vorm van een hete smelt te hebben.
<EMI ID=127.1>
een buitenmatrijs met rechte, in langsrichting verlopende groeven (niet getekend) en de roteerbare compressieschroef 93 bepaalt een wand van een roterende binnenmatrijs. Materiaal wordt aan de inrichting toegevoerd door <EMI ID=128.1>
niet weergegeven 150 pk-motor. De schroef heeft een doorlopende schroefdraad, rondom de kern van de schroef in schroeflijnwindingen en verschaft
<EMI ID=129.1>
een continu schroeflijnvormig kanaal.
De schroef heeft vier toevoergangen, twee overbrenggangen en achttien doseergangen. De toevoer- en overbrengingsgangen liggen in zone
I en de doseergangen in de zones II, III en IV. Alle toppen van de schroefgangen zijn vlak en verlopen gelijk met de buitsnwand 102 van de matrijs met een speling van ongeveer 76 micron.
Elke schroefgang ofwel elk schroefblad heeft een dikte van 14,29 mm en een dikte van 12,7 mm gemeten loodrecht op de voor- en achterrand van elk schroefblad. De diepte van het kanaal bedraagt in het toevoerdeel ongeveer 16 mm en in het doseerdeel ongeveer 5 mm. De kanaalbreedte tussen de schroefbladen is ongeveer 95,2 mm gemeten loodrecht op de schroefbladen.
De kanaaldiepte in het overgangsdeel neemt geleidelijk af van die in het toevoerdeel naar die in het doseerdeel.
De buitenwand 102 heeft een binnendiameter van ongeveer 114 mm en heeft een niet weergegeven getrokken profiel van zone I t/m zone III. De lengte van de matrijs, gemeten van de eerste tot de laatste schroefgang bedraagt ongeveer 178 mm.
De buitenwand 102 en de schroef 93 vormen tezamen in feite een verloopstuk waarbij de open dwarsdoorsnede bij 110 tussen de wand 102 en
de beide overbrengingsgangen in diepte afneemt en daarna de ruimte tussen de wand 102 en de kern van de schroef in feite de vormgevingsmatrijs is.
Wanneer de schroef 93 roteert worden een aanzienlijke druk en een bewerkings- of afschuivingsinvloed uitgeoefend op het voortbewegende materiaal.
De matrijs heeft vier zones I-IV, die afzonderlijk verwarmd en/of gekoeld kunnen worden voor zover wenselijk en nodig is.- De zones I-IV kunnen afzonderlijk verhit worden met elektrische verwarmingsspiralen of banden
94, 95, 96, 97. Koperen buizen 98, 99, 100 en 101 liggen tussen de verschillende verwarmingsorganen en zijn afzonderlijke middelen voor het circuleren van koelwater naar de verschillende zones en dienen meer in 'het bijzonder voor het regelen van de temperatuur van de buitenwand van de <EMI ID=130.1> de zones is onafhankelijk regelbaar. De temperatuur van het binnenste deel van de buitenwand 102 van de matrijs van elke zone wordt bepaald met thermokoppels 103, 104, 105 respectievelijk 106. Deze stationaire wand van de <EMI ID=131.1> materiaal.
De schroef 93 kan inwendig gekoeld worden met leidingwater, zoals ' in Voorbeeld IX. Het koelwater circuleert door een niet weergegeven pijp,
<EMI ID=132.1>
schroef en een draaikoppeling van de pijp zorgen voor teruggaande circulatie, zodat het water wordt afgevoerd aan hetzelfde einde van de pijp als waardoor het de schroef is binnengegaan. De temperatuur van het uit de schroef 93 afgevoerde water.wordt gemeten met een niet weergegeven thermometer.
Het materiaal, dat de matrijs verlaat, wordt afgevoerd door de matrijsopening, gevormd tussen het afvoer- of stroomafwaartse einde 111
van de buitenwand 102 van de matrijs en de buitenste stompe neus van de schroef.
Wanneer de inrichting werkt komt de in de matrijs gevormde smelt door de matrijsopening naar buiten in de omgeving in de vorm van een continu schroeflijnvormig lint.
Onder geschikte werkomstandigheden kan een vochtig eiwithoudend uitgangsmateriaal, opgesloten in de matrijs, worden omgezet tot een vochtige plastische smelt. Hoewel een smelt reeds gedeeltelijk of geheel gevormd kan zijn in zone II, is deze zeker aanwezig in de zones III en IV. De in de schroefgangen aanwezige smelt vult de dwarsdoorsnede van de matrijs op.
De hieronder volgende voorbeelden dienen slechts als toelichting
en het produkt en de werkwijze van de uitvinding zijn niet daartoe beperkt, terwijl in sommige gevallen tenminste delen van een voorbeeld procesomstandigheden kunnen aangeven, die vermeden moeten worden. In de voorbeelden betreffen de waarden van dichtheid en waterabsorptie en het bepalen van het structurele verband in hoofdzaak droge produkten, tenzij anders-is aangegeven;'
Voorbeeld I
Het volgende mengsel werd gelijkmatig gemengd en toegevoerd aan en door de laboratorium-extrusie-inrichting 10, type Brabender, het matrijs- <EMI ID=133.1>
<EMI ID=134.1>
Het gebruikte sojameel was sojameel 1-200, een met oplosmiddel geëxtraheerd sojameel van A.E. Staley Manufacturing Company met een NSI van 60% en een eiwitgehalte van 52%. Durkex 500 is een gestabiliseerde plantaardige olie van Glidden-Durkee Division, SCM Corporation. De caramelkleurstof was Sethness B en C, een poedervormig produkt van Sethness Products Company.
De 1:1 transportschroef 13 van de extrusie-inrichting 10 werd geroteerd met 100 omwentelingen per minuut. De getrokken cilinder 11 van
de inrichting 10 werd verhit met circulerende hete olie voor het handhaven
<EMI ID=135.1>
<EMI ID=136.1>
toegevoerde materiaal veroorzaakte een druk van 17,5 ato, bepaald met de drukmeter 20 van het verloopstuk 16, welke druk wordt uitgeoefend op het eiwitmengsel. De temperatuur van het verhitte verloopstuk 16, bepaald door het thermokoppel 21, dat geplaatst was nabij de matrijsinlaat 18 daarvan, was 15Q[deg.]C.
<EMI ID=137.1>
het koelen van de matrijs 22 met samengeperste lucht, omgevingslucht of, zoals weergegeven in fig. 1, door het bedekken van het grootste deel van de matrijs met elektrisch verwarmd band 24, dat de matrijs isoleerde en de koeling van de matrijs en zijn inhoud verminderde, maar niet ophief. In alle gevallen, waarin het gewenste produkt werd vervaardigd, werd de koeling zodanig uitgevoerd dat een zone ontstond nabij of ter plaatse van de afvoeropening van de matrijs met een temperatuur iets boven 100 C en een druk waarbij enige stoom werd gevormd binnen de matrijs 22.
Vier versc-hillende proeven (proeven 1-4) werden gedaan met het voorgaande mengsel. Bij deze proeven varieerde de temperatuur aan het <EMI ID=138.1>
daatprodukten van de proeven 1-4 werden gesneden in stukken van ongeveer
12,7 x 6,35 x 12,7 mm.
De omstandigheden en de resultaten van deze proeven zijn weer�-
<EMI ID=139.1>
met een in de handel zijnd TVP, geëxtrudeerd en opgeblazen door explosies,. TVP nr. 10 van Archer-Daniels-Midland Company met stukken van afmetingen
<EMI ID=140.1>
<EMI ID=141.1>
<EMI ID=142.1>
Deze tabel toont aan dat wanneer men het extrudaat laat uitzetten zonder opblazen door explosies (door dit laatste wordt de vorming van de georganiseerde, door stoom verkregen celstructuur verbroken en ontstaat een produkt met volgens een willekeurig patroon liggende cellen zonder macroscopische organisatie), maar door de ontwikkeling van door stoom gevormde macroscopische pijpjes of cellen de dichtheid van het extrudaat afneemt, de poreusheid toeneemt, de hydratatiemogelijkheid gemakkelijker wordt en men een belangrijke verbetering verkrijgt van het waterabsorptievermogen. Naarmate bovendien de graad van deze bestuurde expansie toeneemt, worden de verschillen duidelijker.
Met de werkwijze van de uitvinding, waarbij bestuurde expansie plaatsvindt, ontstaat onder andere een vrijwel homogeen, geëxpandeerd, gekookt, eetbaar eiwithoudend extrudaat met een weefselachtige textuur en een matrix met door stoom gevormde cellen daarin. De cellen van deze voorkeursprodukten zijn gekenmerkt doordat zij een bepaalde vorm en ligging hebben waardoor een georganiseerde eenassige structuur met cellagen ontstaat. De dwarsdiameter of diameter van de dwarsdoorsnede van de cellen in deze lagen neemt af bij toenemende afstand van de centrale extrusiehartlijn. De dichtheid van het produkt in geëxtrudeerde vorm neemt dan ook af van het
<EMI ID=143.1>
achtige huid is. Wanneer een dergelijk volgens de dichtheid georiënteerd extrudaat in stukken wordt gedeeld verandert de dichtheid van de deeltjes of brokken geleidelijk volgens tenminste één vlak. Extrudaten met dergelijke georganiseerde eenassige celstructuur worden verder gekenmerkt door
<EMI ID=144.1>
van natuurlijk vleesweefsel.
Voedingsprodukten die bedoeld zijn op natuurlijk vlees te gelijken moeten een goede textuur hebben en ook een goed waterabsorptievermogen en daarbij moet onbestuurd opblazen of opblazen door explosie voorkomen
<EMI ID=145.1>
gedefinieerde celwanden en daardoor op pap of pulp gelijken.
De hieronder volgende tabel 2 toont het effekt van het besturen van de expansiegraad en meer in het bijzonder het verband van de dichtheid met de texturele en structurele eigenschappen van de geëxtrudeerde produkten
<EMI ID=146.1> <EMI ID=147.1>
Tabel 2
<EMI ID=148.1>
Natuurlijk vlees, waarop gekauwd kan worden, heeft een driedimensionaal verband. Het bestaat niet alleen uit lijnvormige spiervezels, die naast elkaar geplaatst zijn, maar heeft spiervezels, naast elkaar gelegen, die in dwarsrichting met elkaar verbonden zijn door draden van een verbindend weefsel. Opblazen door explosie verzwakt niet alleen een eventueel aanwezige eiwitmatrix maar verschaft ook niet de bewerking door afschuiving en spanning van een dergelijke matrix, zoals optreedt in de matrijs volgens de uitvinding en er worden geen cellen door stoom gevormd ofwel blazen door ballonvormig opblazen.
Met het ballonvormig opgeblazen produkt volgens de uitvinding kan men de gewenste expansiegraad verband laten houden met de deeltjesgrootte van het extrudaat. Wanneer het extrudaat bijvoorbeeld wordt onderverdeeld door het te voeren door een 6,35 mm vleesmaalplaat is de betrekkelijk kleine afmeting-van de deeltjes zodanig dat hydratatie gemakkelijk plaatsvindt bij minder expansie.
Bij het maken van grotere blokken van het ballonvormig opgeblazen of geëxpandeerde extrudaat volgens de uitvinding kan het s.g. bijvoorbeeld ongeveer 0,8- g/cm bedragen of tenminste 0,64 g/cm , of ook niet meer dan
<EMI ID=149.1> <EMI ID=150.1>
<EMI ID=151.1>
De gebruikte tarwegluten was gedevitaliseerde tarwegluten uit
<EMI ID=152.1>
<EMI ID=153.1>
<EMI ID=154.1>
1,59 kg/uur op natte basis en 1,315 kg/uur op droge basis. De cilinder 11 van de inrichting werd verhit met hete olie voor het handhaven van een
<EMI ID=155.1>
het thermokoppel 15 . De opbouw van het materiaal, dat werd toegevoerd aan het verloopstuk 16 door de schroef 13, veroorzaakte een druk van 31,5 ato, bepaald met de drukmeter 20 van het verloopstuk 16, welke druk werd uitgeoefend op het eiwitmengsel. De temperatuur van het verhitte verloopstuk
16, bepaald met het thermokoppel 21, aangebracht nabij de matrijsinlaat
18 daarvan, bedroeg 160 C.
Drie verschillende proeven werden met dit mengsel gedaan. Bij deze proeven varieerde de temperatuur van het uitlaateinde van de matrijs 22, bepaald met het thermokoppel 23, grotendeels op dezelfde wijze als in Voorbeeld I.
De extrudaten van alle drie proeven 1-3 werden gesneden in stukken van ongeveer 12,7 x 6,35 x 12,7 mm.
De omstandigheden en resultaten van deze proeven zijn weergegeven in tabel 3.
<EMI ID=156.1>
<EMI ID=157.1>
<EMI ID=158.1> extrudaat was verhit. Meer in het bijzonder toont tabel 4 dat het ballonvormig opgeblazen produkt van proef 3 goede texturele en structurele
<EMI ID=159.1>
zijn gehele dwarsdoorsnede.
Tabel 4
<EMI ID=160.1>
Met het ballonvormig opgeblazen of geëxpandeerde eiwithoudende produkt van de uitvinding kan de gewenste expansiegraad omgekeerd evenredig zijn met de afmeting van de gewenste extrudaatdeeltjes.
Voorbeeld III
Het volgende mengsel werd gelijkmatig vermengd en toegevoerd aan de extrusie-inrichting 10, type Brabender, het verloopstuk 16 en de langwerpige matrijs 22 van Voorbeeld I (zie fig. 1) en de werkomstandigheden waren in hoofdzaak gelijk aan die van Voorbeeld I (behalve dat geen proef werd uitgevoerd met verwarmingsband om de matrijs), tenzij anders aangegeven:
<EMI ID=161.1>
De rijstgluten was gedevitaliseerde rijstgluten met 82% eiwit.
De 1:1 transportschroef 13 van de inrichting 10 van fig. 1 werd geroteerd met 50 toeren per minuut en de toevoersnelheid bedroeg 1,27 kg/ uur op natte basis en 0,906 kg/uur op droge basis. De cilinder 11 van de inrichting werd verhit met hete olie voor het handhaven van een temperatuur <EMI ID=162.1>
koppel 15. De opbouw van het materiaal, toegevoerd aan het verloopstuk 16 door de schroef 13 veroorzaakte een druk van 29,4 ato, bepaald met de drukmeter 20 van het verloopstuk 16, welke druk werkte op het eiwitmengsel.
De temperatuur van het verhitte verloopstuk 16, bepaald met het thermokoppel 21, aangebracht nabij de matrijsinlaat 18, bedroeg 157 C.
<EMI ID=163.1>
één proef werd de matrijs 22 gekoeld met samengeperste lucht en bij de andere proef met omgevingslucht. De temperatuur aan het uitlaateinde van de matrijs 22 werd bepaald met het thermokoppel 23.
De glasachtige extrudaten van de beide proeven werden in stukken gesneden van ongeveer 12,7 x 6,35 x 12,7 mm.
De omstandigheden en resultaten van deze proeven zijn weergegeven in tabel 5.
Tabel 5
<EMI ID=164.1>
Tabel 6 toont het verband van dichtheid met texturele en structurele eigenschappen voor de produkten van de proeven 1 en 2 na verhitting.
Tabel 6
<EMI ID=165.1>
Voorbeeld IV . Het volgende mengsel werd gelijkmatig vermengd en toegevoerd aan de extrusie-inrichting 30, type Prodex, het verloopstuk 43, het elleboogstuk 50, het verdeelblok 51 en drie langwerpige matrijzen 56A, 56B, 56C aan het water 57 volgens fig. 2, voor het verschaffen van een door stoom geëxpandeerd extrudaat:
<EMI ID=166.1>
Het gebruikte sojameel was sojameel 1-200. Het gebruikte ijzeroxide was RU 5098, een produkt van Pfizer Minerals, Pigments and Metals.
De 2:1 compressieschroef 33 van de extrusie-inrichting 30 volgens fig. 2 werd geroteerd met 270 toeren per minuut door een 25 pk-motor, stroomsterkte ongeveer 40 A. De toevoersnelheid bedroeg 181,3 kg/uur op natte basis en ongeveer 127 kg/uur op droge basis. De binnenwand 34 van zone II van de extrusiecilinder 31 werd op een temperatuur van 150 C gehouden, bepaald met het thermokoppel 36. Tijdens de proef werd geen extra warmte elektrisch toegévoerd voorbij de zone II van de cilinder 31. Een kleine elektrische waaier (niet getekend in fig. 2) werd gericht op zone
III tijdens de gehele proef, voor het verminderen en handhaven van de cilinderwandtemperatuur op 100 C in die zone. De temperatuur van het matrijsverlcopstuk 43, bepaald met het thermokoppel 49 nabij de matrijsinlaat 45,
<EMI ID=167.1>
afvoereinde van elk van de drie langwerpige matrijzen 56A, 56B, 56C was gedeeltelijk ondergedompeld tot een diepte van ongeveer 200 mm in koelwater
57 met een temperatuur van 76,7[deg.]C tijdens de proef. Het glasachtige extru- daat van deze proef werd dus afgevoerd uit de drie matrijzen rechtstreeks
<EMI ID=168.1>
Het glasachtige extrudaat verliet de drie matrijzen ongeveer als worst en met bestuurde en beperkte expansie.
Een monster van het extrudaat, verkregen met deze proef, werd gemalen door een vleesmaalplaat met gaten van 9,5 mm diameter. Dat monster
<EMI ID=169.1> <EMI ID=170.1>
Een ander monster van het extrudaat werd gemalen in een vleesmolen met een grote niervormige plaat met drie niervormige gaten van ongeveer
44,45 x ongeveer 19,05 mm en daarbij werden grote stukken verkregen van het
<EMI ID=171.1>
een s.g. van 0,833 g/cm an een absorptiewaarde voor koud water van 214%.
Een in de handel verkrijgbaar, door explosie-opblazen verkregen TVP-produkt, namelijk nr. 10 van sojaeiwit, met stukken van ongeveer 9,5 x 9,5 x 12,7 mm van Archer-Daniels-Midland Company, dat gebruikt werd als vergelijking, had een s.g. van 0,512 g/cm en een absorptiewaarde voor koud water van 229%.
Bij het onderdompelen van de grote stukken van het extrudaatprodukt
<EMI ID=172.1>
water gedurende 10 minuten, had het verkregen gehydrateerde produkt een duidelijke laagvormige, vleesachtige textuur of structuur, die in stroken of vellen kon worden afgepeld, terwijl het bekende TVP-produkt bij behandeling op dezelfde wijze duidelijk meer vezelig en sponsachtig was en geen goede texturele of vleesachtige eigenschappen had.
Voorbeeld V
Het volgende mengsel werd gelijkmatig vermengd en toegevoerd aan de extrusie-inrichting, type Prodex, van Voorbeeld IV, behalve dat vier
<EMI ID=173.1>
matrijzen werden gekoeld met samengeperste lucht in plaats van door een waterbad. De werkomstandigheden waren in hoofdzaak gelijk aan die in Voorbeeld IV, tenzij anders aangegeven:
Materialen
<EMI ID=174.1>
Het gebruikte geneutraliseerde sojaeiwitconcentraat was het
<EMI ID=175.1>
<EMI ID=176.1>
De 2:1 compressieschroef 33 van de extrusie-inrichting 30 volgens
<EMI ID=177.1>
<EMI ID=178.1>
zones I-IV van de extrusiecilinder 31 werd gehouden op temperaturen van
40[deg.], 125[deg.], 150[deg.] en 145[deg.]C, bepaald met de thermokoppels 35, 36, 37 en 38.
<EMI ID=179.1> zone III van de cilinder 31. Een kleine elektrische waaier (niet weergegeven in fig.- 2) werd gericht op zone IV tijdens de proef voor het verlagen en handhaven van de cilinderwandtemperatuur op 145 C in die zone. De temperatuur van het verloopstuk 43, bepaald met het thermokoppel 49 aan de matrijsinlaat 45 daarvan, was 145"C. De vier langwerpige matrijzen werden gekoeld met samengeperste lucht tijdens de proef, in plaats van met water.
Het geëxpandeerde produkt volgens de uitvinding had bij dit voor-' beeld een s.g. van 0,592 g/cm , vergeleken met a) een s.g. van ongeveer 1,44 g/cm of meer voor een ongeëxpandeerd extrudaat, vervaardigd volgens de Amerikaanse octrooiaanvrage serial no. 285,422, ingediend 31 augustus
1972, waarnaar wordt verwezen, en met b) een s.g. van 0,52 g/cm voor het handelsprodukt TVP nr. 10, door explosie opgeblazen, dat een vezelig
<EMI ID=180.1>
van de Archer-Daniels-Midland Company.
<EMI ID=181.1>
in grote stukken van ongeveer 12,7 x 19 x 19 mm.
De grote stukken van het produkt van de uitvinding en het handelsprodukt werden daarna elk onderworpen aan verhitting en vergeleken. De
<EMI ID=182.1>
hetgeen veel groter is dan verkregen met de grote stukken van het glasachtige extrudaat, vervaardigd volgens de octrooiaanvrage 285.422. Het TVP-produkt had een waterabsorptie van 380%.
De stukken van het TVP-produkt hadden echter een vezelig uiterlijk en behielden hun vorm niet, maar werden sponsachtig. In tegenstelling
<EMI ID=183.1>
en een gelaagde of velvormige structuur, die afgepeld kon worden, waardoor het meer op natuurlijk vlees geleek.
Voorbeeld VI
Het volgende mengsel werd gelijkmatig vermengd en toegevoerd aan de extrusie-inrichting, type Prodex, van Voorbeeld IV, behalve dat vijf langwerpige matrijzen werden gebruikt in plaats van drie, terwijl bij
<EMI ID=184.1>
<EMI ID=185.1>
<EMI ID=186.1>
tenzij anders aangegeven:
<EMI ID=187.1>
Het sojameel was sojameel 1-200 en het ijzeroxide RU 5098.
Bij de twee proeven volgens dit voorbeeld werd de 2:1 compressieschroef 33 van de extrusie-inrichting 30 van fig. 2 geroteerd met 185 toeren per minuut door een 25 pk-motor met 35 A. De toevoersnelheid bedroeg 181,3 kg/uur op natte basis en 127 kg/uur op droge basis. De binnenwand 34 van de zones I-IV van de extrusiecilinder 31 werd gehouden op
<EMI ID=188.1>
35, 36, 37, 38. Tijdens de proef werd geen extra warmte elektrisch toegevoerd voorbij zone III van de cilinder 31. Een kleine elektrische waaier werd gericht op zone IV tijdens de gehele proef voor het verlagen en handhaven van de cilinderwandtemperatuur op 145 C in die zone. De temperatuur van het verloopstuk 43, bepaald met het thermokoppel 49, aange-
<EMI ID=189.1>
het buitenste, vertikale afvoereinde van elk van de vijf matrijzen gedeeltelijk ondergedompeld tot een bepaalde diepte in koelwater. Het glasachtige extrudaat van proef 1 werd Jus door de matrijzen rechtstreeks in water afgevoerd. Bij proef 2 werden de vijf matrijzen gekoeld met samengeperste lucht in plaats van water tijdens de proef.
De verkregen geëxpandeerde produkten van proeven 1 en 2 werden ge- malen in een vleesmolen met de grote niervormige plaat van Voorbeeld IV.
<EMI ID=190.1>
Een histologisch en microscopisch onderzoek van de stukken van de produkten van proeven 1 en 2 werd uitgevoerd en van het handels-
<EMI ID=191.1>
<EMI ID=192.1>
<EMI ID=193.1> terwijl het materiaal rondom de ruimten weer zeer massief en dicht was.
<EMI ID=194.1>
achttg en zag er tamelijk open uit.
Monsters van de bovengenoemde produkten werden opnieuw gehydrateerd
<EMI ID=195.1>
<EMI ID=196.1>
dicht en massief uitzag, uit elkaar getrokken kon worden in vellen (niet in vezels) vclgens de bovengenoemde half cirkelvormige breukvlakken. Het monster van proef 2 leek lichter te zijn geworden en hoewel het niet op het wateroppervlak dreef was het tijdens de rehydratatie uitgezet. Het honingraatuiterlijk was duidelijk te zien en ook dit monster kon in vellen
<EMI ID=197.1>
als het monster van proef 1. Het handels TVP-monster was duidelijk geëxpandeerd, dreef op het wateroppervlak en bij uit elkaar scheuren was dit draderig en vezelig.
Van de gerehydrateerde stukken werden monsters van ongeveer 1 cm gesneden. Deze afgesneden monsters werden bevroren in isopentaan, afgekoeld met vloeibare stikstof, in lagen van 10 micron gesneden in een cryostaat, gekleurd met Harris hemotoxyline en microscopisch onderzocht. Er werden vergrote foto's van de monsters genomen.
Er bleken enkele duidelijke verschillen tussen de monsters bij het snijden. De monsters van de proeven 1 en 2 konden gemakkelijk gesneden worden en het materiaal in elke snede was blijkbaar goed samengebonden. Het monster van het handels TVP was moeilijk te behandelen doordat de
<EMI ID=198.1>
van het mes waren op te nemen.
Microscopisch onderzoek toonde dat bij proef 1 het monster in bepaalde gebieden vrij homogeen was, maar nabij het oppervlak het materiaal <EMI ID=199.1>
<EMI ID=200.1>
richting. Noch de monsters van proef 1, noch van proef 2 toonden de
<EMI ID=201.1>
er elementen zichtbaar waren, die vezels of draden genoemd konden worden, alleen in bepaalde gebieden. Het monster van handels TVP bestond duidelijk
<EMI ID=202.1>
<EMI ID=203.1>
openingen verenigd waren.
Gebaseerd op het bovenstaande toonde het geëxpandeerde produkt, zelfs wanneer het was geëxpandeerd tot een zo laag s.g. als ongeveer 0,448 g/cm , duidelijke structurele eigenschappen in onderscheid met het handels TVP-produkt. Deze verschillen kunnen vergeleken worden met het verschil tussen ongevulkaniseerde en gevulkaniseerde rubber, waarbij een belangrijke sterkte in dwarsrichting of duidelijke verknoping is ver- kregen.
Voorbeeld VII
<EMI ID=204.1>
de Egan-extrusie-inrichting 60, het verloopstuk 71 en een langwerpige matrijs 76 met mantel als weergegeven in fig. 3:
<EMI ID=205.1>
Het sojameel was sojameel 1-200. Het gebruikte Durkex 500 materiaal was een gestabiliseerde plantaardige olie. De gebruikte caramelkleurstof was Sethness B en C, poedervormig produkt.
Bij het bereiden van het mengsel werden eerst de vaste bestanddelen gemengd en werden de plantaardige olie en het water daaraan toegevoegd en ermee vermengd terwijl het toevoermengsel werd gevoerd naar de Egan-extrusie-inrichting 60.
De 3:1 compressieschroef 63 van de inrichting 60 van fig. 3 werd <EMI ID=206.1>
toevoersnelheid bedroeg ongeveer 43 kg/uur op droge basis. Koelwater werd gecirculeerd door de mantels van de zones I en II van de cilinder 61 van de
<EMI ID=207.1>
64 respectievelijk 65. De zones III, IV en V werden verhit met stoom bij een druk van respectievelijk 8,4 ato, 16,94 ato en 4,76 ato. De binnenwandtemperaturen van de zones III, IV en V waren respectievelijk 151,7[deg.]C,
193,3[deg.]C en 160,5[deg.]C, bepaald met de thermokoppels 66, 67, respectievelijk 68.
Koelwater werd gecirculeerd door de mantel van de zone VI en daaruit afgevoerd bij een temperatuur van 15,5 C. De binnenwandtemperatuur van de zone VI werd gehouden op 54,4 C, bepaald met het thermokoppel 69. De opbouw van het materiaal, dat door de schroef 63 werd toegevoerd aan het verloopstuk 71, veroorzaakte een druk van 126 ato, bepaald met de drukmeter 75 van het verloopstuk 71, welke druk werkte op het eiwitmengsel. Door de mantel van de matrijs 76 werd koelwater gecirculeerd met een inlaattemperatuur van
<EMI ID=208.1>
weergegeven thermometers.
Het aldus verkregen extrudaat had de algemene vorm van worst en
een diameter van ongeveer 19-25 mm en werd gesneden door een snij-inrichting,
<EMI ID=209.1>
extrudaat in stukken van ongeveer 25 mm lengte werd gesneden.
<EMI ID=210.1>
Een monster van grote stukken van het extrudaat werd gedurende 30 minuten in kokend water geplaatst. Een ander monster van de stukken werd onderworpen aan verhitting in een afgesloten vat.
De in water gekookte stukken hadden een waterabsorptiewaarde van
130% en de verhitte stukken van 209%. De beide monsters van de gehydrateerde produkten hadden goede en zeer gelijkmatige hydratatie-eigenschappen door de gehele dwarsdoorsnede een uitstekende textuur en voelden aangenaam aan in de mond, terwijl zij, zowel in fysisch uiterlijk als in aanvoelen, zeer veel op natuurlijk vlees geleken. De hydratatiewaarde, die verkregen werd door het produkt te onderwerpen aan het verhitten in een vat was uitstekend en hoger dan die welke werd verkregen door het onderdompelen <EMI ID=211.1>
<EMI ID=212.1>
toegevoerd aan de Prodex-extrusie-inrichting 30 (fig. 2), het verloopstuk
<EMI ID=213.1>
<EMI ID=214.1>
<EMI ID=215.1>
plantaardige olie.
De vaste bestanddelen werden gemengd met het sojameel en de Durkex 500-olie en het mengsel werd toegevoerd aan een roerinrichting, waarin het water werd toegevoegd. Vervolgens werd het verkregen mengsel toegevoerd aan de extrusie-inrichting 30.
De 2:1 compressieschroef 33 van de extrusie-inrichting 30, weergegeven in fig. 2, werd geroteerd met 230 toeren per minuut door een 25 pk-motor bij een stroomstezkte van ongeveer 30-40 A. De toevoersnelheid bedroeg 63,5 kg/uur op natte basis en 45,36 kg/uur op droge basis. De binnenwand 34 van de zones I-IV van de cilinder 31 werd gehouden op temperaturen van respectievelijk 100 , 150 , 135 en 138 C, bepaald met de thermokoppels 35-38. Tijdens deze proef werd geen extra warmte elektrisch toegevoerd voorbij de zone II van de cilinder 31. Een kleine elektrische waaier, die in fig. 2 of 4 niet is weergegeven, werd tijdens de gehele proef op de zones III en IV gericht voor het verlagen en houden van de cilinderwandtemperaturen op 135[deg.] en 138 C in die zones.
De opbouw van het materiaal, dat door de schroef 33 werd toegevoerd aan het verloopstuk 43, veroorzaakte een druk van 122,5 ato, bepaald met de drukmeter
48 van het verloopstuk 43, welke druk werkta op het eiwitmengsel. De
<EMI ID=216.1>
gebracht nabij de matrijsinlaat 45 daarvan, bedroeg 145 C. De beide langwerpige horizontale matrijzen 80, 81 volgens fig. 4 werden gekoeld met circulerend water met een inlaattemperatuur van 76,7[deg.]C, bepaald met een in fig. 4 niet weergegeven thermometer.
<EMI ID=217.1>
geleek op een worst, had een iets grotere diameter dan 19 mm en door stoom verkregen cellen in de gehele dwarsdoorsnede, maar een dichte, vrijwel niet geëxpandeerde, glasachtige huid.
Het extrudaat werd geplaatst in kokend water gedurende 5 minuten teneinde het malen te vergemakkelijken en werd daarna gevoerd door een vleesmolen met gaten van 19 mm diameter. Dit gebruik van kokend water vergemakkelijkt het onderverdelen van het extrudaat en vermindert het ontstaan van fijne deeltjes of gruis (deze voorbereidingswijze van het extrudaat op het slijpen werd ook gebruikt bij de bovengenoemde voorbeelden
IV en VI). Het produkt ging vrijwel op dezelfde wijze door de vleesmolen alsof het een massa natuurlijk vlees was. De molen vormde stukjes van onregelmatige vorm, hetgeen gewenst is.
Het gedroogde geëxpandeerde extrudaat had een s.g. 0,689 g/cm <3> en een waterabsorptievermogen van 200% na te zijn ondergedompeld in heet water gedurende 10 minuten.
De gedroogde hydrateerbare stukken werden opgenomen in het volgende vleespasteimengsel volgens de hieronder te beschrijven procedure:
<EMI ID=218.1>
Bij het bereiden van het bovengenoemde vleespasteimengsel werd water toegevoegd aan stukjes van het geëxpandeerde produkt volgens dit voorbeeld en liet men het water intrekken gedurende 10 minuten. De materialen van het mengsel werden gelijkmatig vermengd door ze te voeren
<EMI ID=219.1> reerd eiwithoudend produkt, opgeblazen door explosie, verkregen door extrusie van het in de handel verkrijgbare produkt, vervaardigd in hoofdzaak volgens Amerikaans octrooischrift 3.488.770 en had een deeltjesgrootte waarvan 30% maximaal bleef liggen op een zeef me�. een maaswijdte van 4,00 mm, minimaal 60% ging door een zeef met maaswijdte van 4,00 mm
en bleef liggen op een zeef met maaswijdte van 2,00 mm, terwijl maximaal 5% ging door een zeef met maaswijdte van 0,84 mm.
De beide vleespasteimengsels werden gevormd tot een pastei van
85 g met een Hollymatic pasteivormer.
De pasteien, vervaardigd met het geëxpandeerde produkt van dit voorbeeld hadden een goede kleur en een uitstekend uiterlijk (zelfs beter dan de pasteien met het Promate 111 produkt).
De volgende dag werden vleespasteien, gemaakt van de beide eiwitprodukten, geplaatst op een grill om ze te koken. Daarna werden de gekookte pasteien geproefd. De pasteien met het geëxpandeerde produkt van dit voorbeeld hadden duidelijk betere bijt- en texturele eigenschappen dan de pasteien van het Promate 111 produkt.
<EMI ID=220.1>
eens vergeleken. 10 g van het geëxpandeerde produkt van dit voorbeeld en
10 g van het Promate 111 produkt werden elk geplaatst in kokend water gedurende 10 minuten. Het produkt van dit voorbeeld had een waterabsorptie
<EMI ID=221.1>
de produkt volgens dit voorbeeld, met zijn duidelijke gelaagde of velvormige structuur: vertoonde bijt- en texturele eigenschappen, waardoor
<EMI ID=222.1>
sterk simuleerden. Het gehydrateerde Promate 111 produkt gaf echter in de mond een sponsachtig gevoel en had weinig textuur.
Een aangelengde vleessamenstelling met de smaak, kauwbaarheid en
<EMI ID=223.1>
<EMI ID=224.1>
vormde cellen, en b) daarmee verenigbaar natuurlijk vlees (waaronder gevogelte of vis). Gemalen vleespasteien kunnen bijvoorbeeld vervaardigd worden met a) van 25-75 gew.% natuurlijk vlees (waaronder gevogelte of vis)
<EMI ID=225.1> <EMI ID=226.1>
absorptie-eigenschappen, terwijl het bij verhitting in een vat zijn structurele verband behoudt. Dergelijke vleespasteien hebben na koken de volgende minimumeigenschappen:
a) een kookopbrengst, die belangrijk groter is dan zonder het geëxpandeerde produkt van de uitvinding; b) een cohesie, die tenminste ongeveer gelijk is aan die zonder het produkt van de uitvinding; en c) een textuur, die tenminste ongeveer even goed is als zonder dit toevoegsel.
Voorbeeld IX
<EMI ID=227.1>
toegevoerd aan de Sterling-extrusie-inrichting 90 van fig. 5, met onder andere een matrijzensamenstel, werkend onder geregelde omstandigheden:
<EMI ID=228.1>
Het sojameel was sojameel 1-200. Durkex 500 was een gestabiliseerd plantaardige olie.
De vaste bestanddelen werden vermengd met het sojameel en de.
<EMI ID=229.1>
snelheid van 331 kg/uur, terwijl het water werd toegevoegd met een snelheid
<EMI ID=230.1>
dwarsdoorsnede 110 van het inleidende deel van het matrijzenstel geleidelijk wordt verminderd, waarna de ruimte tussen de buitenwand 102 en de kern van-de schroef 93 in feite een vormingsmatrijs vertegenwoordigde.
<EMI ID=231.1> roteerd met 110 toeren per minuut door een 150 pk-motor bij een stroom- sterkte van ongeveer 130 A.
Het binnendeel van de buitenwand 102 van de matrijs in de zones IIV werd gehouden op temperaturen van respectievelijk 71,1 C, 151,7 C,
<EMI ID=232.1>
Tijdens de proef werd elektrisch geen extra warmte voorbij de
zone III toegevoerd. In de zone IV werd een maximale hoeveelheid koelwater gebruikt voor het verlagen en handhaven van de temperatuur van de buitenwand op 81,7 C.
De schroef werd inwendig gekoeld met leidingwater, dat in een hoeveelheid van 63,5 l/uur werd gecirculeerd. Het water werd uit de schroef uitgelaten bij een temperatuur van 101,1 C.
De verblijfstijd van-het materiaal in de extrusie-inrichting lag in het gebied van ongeveer 40-45 seconden. Hoewel een smelt zich geheel of gedeeltelijk gevormd kon hebben in de zone II, was deze zeker aanwezig
<EMI ID=233.1>
omgeving in de vorm van een continu schroeflijnvormig lint. Dit lint had door stoom gevormde cellen en de effekten van ballonvormig opblazen.
Men liet het vochtige extrudaat drogen, waarna het s.g. werd bepaald op 0,689 g/cm , waarna het werd onderverdeeld in droge toestand in een Waring-menger, waarna de verkregen stukken werden gezeefd en daaruit de monsters 1 en 2 samengesteld als volgt:
Monster 1
Gaat voor 100% door een zeef met maaswijdte 4,76 mm en
blijft voor 100% liggen op een zeef met maaswijdte 4,00 mm.
Monster 2
Gaat voor 100% door een zeef met maaswijdte 4,00 mm en
blijft voor 100% liggen op een zeef met 2,00 mm maaswijdte.
Het waterabsorptievermogen van de beide monsters werd bepaald onder de in tabel 7 aangegeven omstandigheden, met het volgende resultaat.
<EMI ID=234.1>
<EMI ID=235.1>
<EMI ID=236.1>
water en aan het verhitten in een vat waren blootgesteld onder de omstandigheden van tabel 7, in elk geval de structurele eenheid behouden bleef, zij een goede textuur hadden en goed kauwbaar waren.
Toen het extrudaat van dit voorbeeld in een vat was verhit en werd beproefd op driedimensionale netwerkstructuur met disulfideverknoping, bleef die onderscheidende netwerkstructuur intakt en was dus in hoofdzaak behouden na de verhitting. Dat wil zeggen dat het produkt opzwol in aan-
<EMI ID=237.1>
8,5, hetgeen het behoud van de driedimensionale netwerkstructuur na het verhitten aangaf. Het produkt werd in hoofdzaak oplosbaar gemaakt en verloor zijn fysische zelfdragende structuur en vorm in een oplossing van
<EMI ID=238.1>
<EMI ID=239.1>
een gevolg was van disulfideverknoping. Deze netwerkstructuur onderscheidt
<EMI ID=240.1>
produkten.
<EMI ID=241.1>
2. Een eiwithoudend ballonvormig opgeblazen produkt dat zijn structurele verband bij warmtebehandeling in een vat kan behouden.
3. Het produkt van conclusie 1 of 2, waarin het produkt eiwithoudend materiaal omvat van de groep bestaande uit één of meer van
'de volgende stoffen: (a) met een oplosmiddel geëxtraheerd plantaardig
<EMI ID=242.1>
gehalte heeft van tenminste ongeveer 30% op basis van het droge gewicht.
<EMI ID=243.1>
blazen extrudaat is.
5. Het produkt van conclusie 1, 2, 3 of 4, dat een door afschuiving bewerkt eiwithoudend schuim is.
<EMI ID=244.1>
<EMI ID = 1.1>
blowing cells, which retains their structural relationship when heat treated in a vessel.
Furthermore, the invention provides an diluted compound with
<EMI ID = 2.1>
Furthermore, the invention provides a compound which is a pie
<EMI ID = 3.1>
at least about 15% by weight of a textured protein additive, based on the weight of the natural meat, which additive is an edible,
<EMI ID = 4.1>
(a) a yield after boiling that is significantly greater than the additive transmitter,
(b) a relationship at least approximately equal to that without the additive, and
(c) a texture that is at least about as good as emitting the additive.
The invention also relates to an extrusion process
of a hot, moist, viscous protein-containing melt through and out of a mold,
<EMI ID = 5.1>
The invention also includes in a method for extruding a hot, moist, viscous plastic mass through and out of a die, the
<EMI ID = 6.1>
fluid formed cells within the mass while the flowing mass is in a certain portion of the length of the mold.
<EMI ID = 7.1> <EMI ID = 8.1>
into a viscous plastic mass, passing the mass under reduced pressure through a portion of the length of a mold while the mass is at a higher temperature than the atmospheric boiling point of water and that temperature is set by non-adiabatic means at a temperature above, but close enough to the particular boiling point of water to cause limited boiling of the water and initiate the formation of steam cells located within the density-oriented mass and extrude the mass through a die opening.
The preferred products of this process have the properties of good and fast absorption of water (for example about 125%
<EMI ID = 9.1>
they retain the desired structure and chewability.
Preference is given to the manufacture of food products having a specific gravity (s.g.) of about 0.560 to 1.04 g / cm <3>, although food products with a lower or higher s.g. can be manufactured. The preferred products, when incorporated into a meat pie, have good porosity or hydration properties and give good
<EMI ID = 10.1>
Example VIII).
The terms "cells" and "cellular" as used herein refer to the macroscopic cellular cavities, tubes, or bubbles (as an example, which are apparent upon global visual inspection of the product) that are formed within the mass under the conditions described.
<EMI ID = 11.1>
cells within a mass by a gradual or limited expansion without appreciable breaking or breaking of the mass or the walls, as occurs with explosion inflation. Balloon inflation is normally initiated within a mold, but can be continued after the mass has exited the mold. For example, the cells formed within the melt or matrix can be from about 20% to 60% or more (e.g.
<EMI ID = 12.1>
final extrudate. The products of the invention must not under <EMI ID = 13.1> conditions react with another cysteine and form cystine to form sulfur-sulfur or disulfide bonds. The disulfide bonds are very stable at room temperature and in the dry state, but under conditions of high moisture content and high temperature, disulfide bonds can be interchanged.
A protein containing material such as defatted soy protein has a cysteine content, which creates a sufficiently high density of cross-linking sites to form a three-dimensional, cross-linked network structure with disulfide formation under the preferred conditions of the invention.
<EMI ID = 14.1>
molecular reaction and the network formation a rearrangement of the disulfide bonds, These disulfide bonds and / or the rearrangement, which occur in the crosslinked network structure, which preferably arises according to the invention, takes place mainly within the mold unit, essentially remains after heat treatment and must be distinguished from
<EMI ID = 15.1>
binding. The preferred network structure according to the invention has sufficient crosslinking for the product to be considered as having a polymer network. This disulfide bond and / or rearrangement entail crosslinking structure formation is referred to as producing a vulcanized product.
Surprisingly, the balloon inflation processes and conditions of the invention have been found to provide crosslinked proteinaceous products where the three-dimensional network shape or structure
(i.e. disulfide bonding and / or rearrangement, with or without calcium bonding) is not disturbed, but remains largely or almost completely intact even after subjecting the product to a heat treatment. These processes involve converting moist protein-containing feedstock into a column of moist, viscous plastic
melt and the advancement of the melt enclosed in a mold. These cross-linked products can also have desirable water absorption properties.
The distinguishing features of the preferred shapes of the proteinaceous structured foam product or balloon inflated product are important. Protein blast-inflated products do not have a comparable structural relationship that is retained after heat treatment.
The density, water absorbency and structural relationship of protein products are determined here in accordance with the test methods detailed below in the sections Density Test, Water Absorption Tests and Heat Treatment Test for Structural Unit, unless otherwise specified.
In the preferred method, a hot viscous mass in the form of a column (e.g., solid, tubular, or annular or helical), e.g., a column of a protein melt, containing a volatile component, is pressed or pressed through and out of a predetermined length of a open-ended die assembly with a die opening at the outlet or downstream end of the assembly to a discharge area. The temperature of the mass in the mold assembly is below the appropriate boiling point of the volatile component for part of its passage through the assembly, below the temperature-pressure range.
<EMI ID = 16.1>
close to the appropriate boiling point of the volatile component during a later downstream portion of the confined passage, so that limited boiling of the volatile component occurs in that downstream portion of the assembly. This results in limited boiling and balloon inflation (as opposed to explosion inflation) before (and in the preparation of some products after) exiting the mold opening through the mass.
By "confined" it is meant that the material column is pressed into contact with the walls of the mold assembly.
In the preferred process of the invention, the trapped melt is processed in the mold under conditions that produce steam-expanded cells and a three-dimensional disulfide bond network structure. The distinct network structure of the preferred products has remarkable stability and these products retain their structural relationship despite the heat treatment.
Heat and pressure are applied to humid output
<EMI ID = 17.1>
with proteinaceous material and added water) to convert the starting material into a viscous plastic melt. A protein-containing plastic melt, formed from protein mixtures that are, for example, vegetable
<EMI ID = 18.1>
like appearance and an amorphous structure.
The moist starting material contains a volatile component, normally water. For example, while the moist raw material may contain as much as about 45 weight percent water based on the total weight of the raw material, the material should not be doughy at ambient
<EMI ID = 19.1>
devices, and the water content present must not hinder or destroy the formation of the desired viscous character of the melt.
During the passage of the hot melt through the die, some of the volatile component boils to initiate the formation of balloon inflation cells within the trapped melt.
<EMI ID = 20.1>
advance hot melt, provide cores for further expansion or balloon inflation after the product is discharged from the mold.
It limited. creation of internal gas (for example steam) against the compressive forces acting in the mold in opposite directions
<EMI ID = 21.1>
<EMI ID = 22.1>
local pressure is thereby overcome in a certain range by the pressure of the generated gas, for example steam, thereby initiating the formation of cells within the trapped hot melt, even though the
<EMI ID = 23.1>
spring at or near ambient pressure and at a temperature
(when water is the volatile liquid component), which is close enough
100 ° C to prevent cell breakage during inflation due to rapid evaporation of water.
The temperature-pressure relationship depends on the particular used
<EMI ID = 24.1>
<EMI ID = 25.1>
interior of the mold. However, the special conditions to be used can be used without special skill from the description given here
<EMI ID = 26.1>
examples are determined.
. Since it is difficult to accurately determine the pressure in a confined column with a small cross-section and also determining the temperature in this confined column is an approximation, the easiest way to control is by adjusting the temperature in the region of the mold.
opening in the vicinity of about 100 C to br � ngen when the volatile component is water. Variations in the exhaust temperature are related to. the degree of cooking or evaporation of the volatile component both inside and outside the mold.
In a particular shape according to the invention, the advancing column or melt in the mold has a sufficiently large cross-section
<EMI ID = 27.1>
the column. These variations cause possible transverse density variations on the s.g. due to different steam evolution in the confined column, as well as a laminar flow, which shear
and causes tension.
It has also been found that due to these transverse forces caused by the process of the invention, the viscosity of the mass or matrix is increased, so that the mass becomes stiffer or stronger, and this appears to prevent blasting by explosion under conditions where
<EMI ID = 28.1>
for example, the following Examples I-III, in which the mold temperature, measured in the vicinity of the mold opening, is about 1 2/3 to 18 1/3 C above 100 C (but below 121 [deg.] C) and where otherwise explosive to blow up
<EMI ID = 29.1>
<EMI ID = 30.1>
showing that the flow of the viscous mass is not uniform and slower near the mold walls than in the center of the flow. This creates a graduated coaxial flow of the mass in the confined path, which will sometimes be referred to as laminar flow,
with a layered pattern. However, the term layered does not necessarily mean
<EMI ID = 31.1> cells formed according to the invention are normally aligned therein, for example in a density-oriented pattern. See the preview
<EMI ID = 32.1>
Since the sheared matrix or foam defines the walls of the cells developed therein, these cell walls or most of the cells bounded by the cell walls are sometimes said to be sheared or formed.
An organized cell structure or a cell structure with a bandage, which terms are used herein for the expanded food products, mean a structure in which the product has a fabric-like texture.
So-called "plexilamellar" or blast-inflated proteinaceous products are characterized by cells generated therein, which lie substantially in random directions and lack clear macroscopic organization. The products of Examples I-VIII of the invention have a much more targeted structure or organization
<EMI ID = 33.1>
according to the invention can change, for example gradually, according to at least one plane thereof. Furthermore, these products are described as exhibiting a macroscopically organized uniaxial structure and may be density oriented or have cells arranged in such a pattern.
The products of Examples IV-VIII are characterized essentially by layered cells, which are formed and located longitudinally, substantially along coaxial, laminar layers, the transverse dimension, in the cross-section, or diameter of these cells gradually decreasing from the central axis of the extrusion path. The s.g. of these products generally decreases, e.g. gradually, towards the extruded surface or skin thereof, and generally decreases, e.g. gradually, away from the central axis of the extrusion web. When a skin is present, i.e. when it has not been removed by a calibration operation, it is dense, that
<EMI ID = 34.1>
parts of the product. The extruded outer surface is characterized by a generally glass-like appearance.
The product of Example 9 is characterized by small cells, an <EMI ID = 35.1>
protein meal in the form of flakes or flour, e.g. vegetable or grain proteins, e.g. wheat or rice gluten, or of defatted or solvent-extracted vegetable oil seeds, oily, cotyledon seeds, e.g. solvent-extracted soybean protein flour, or combinations thereof, having a protein content on a dry weight basis of about 30% or more, preferably about 40%, 50% or more. For example, soy protein concentrates with about 70% protein on a dry weight basis can also be used and these concentrates.
<EMI ID = 36.1>
Further, if desired, a protein isolate having a protein content on a dry weight basis of about 90% or more, or also commercially available cacein can be used.
The protein containing material may or may not be in an at least partially neutralized form.
The proteinaceous material itself can provide in the process of the invention the necessary disulfide for the self-formation of the preferred network structure, which involves vulcanization or disulfide bonding or crosslinking.
When one has a particularly soft structured proteinaceous product
<EMI ID = 37.1>
material preferably have a high protein content. Therefore, when a defatted soy protein material is used, it is usually desirable to use a soft neutralized concentrate that is substantially free of material that causes a beany or bitter taste, such as can be made in accordance with U.S. Patent No. 2,881,076.
If desired, the protein blend may contain or be used in conjunction with any desired edible amount of cereal products, as well as starch, binders, cane sugar, dextrose, vitamins, colorants, flavoring or flavoring agents, hydrolysates, foods or the like, although such special additives are not necessary or essential. for the preparation of the product. These additives may be present in the proteinaceous material when the protein mixture at the extruder <EMI ID = 38.1>
extrusion.
When special additives are used, the protein content
<EMI ID = 39.1>
for example from about 30 to 75%. For some purposes
<EMI ID = 40.1>
about 50 or more weight percent protein on a dry weight basis.
For some purposes it has been found desirable to incorporate an edible form of available calcium, e.g., calcium ions, in or together with the protein containing material, e.g., before converting the protein mixture into a viscous melt, in order to provide an even firmer structure, e.g., a skeletal structure. structure and product
<EMI ID = 41.1>
by having an even higher degree of texture, firmness or chewability, as shown when the product is later subjected to hydration
or rehydration in cooking or otherwise heat treatments.
Small amounts of calcium, for example about 2% by weight of calcium salt, based on the weight of the protein component, may be included in or used with the protein mixture in the form of an edible calcium salt, such as dicalcium sulfate dihydrate, calcium chloride or the like, without an undesirable taste is created on the product. Calcium tends to increase the hydrated or rehydrated texture of the product, but also cause some loss of water absorption properties. According to the invention, the structural unit can be obtained without the use of calcium or other special additives.
By increasing the pH of the protein mixture with alkaline material such as trisodium phosphate, one can increase the hydration properties of the product, generally with some reduction in texture.
The protein mixture should be in a substantially uniformly moist state and contain an effective amount of a suitable volatile component, e.g. water, when subjected to
<EMI ID = 42.1>
converting the mixture into a melt, for example a substantially homogeneous, moist, viscous plastic melt.
The nature or composition of the starting material and melt, <EMI ID = 43.1>
For example, when using appropriate amounts of protein containing material, such as defatted soy protein, in flakes or flour, in the starting material and at least partially wetted with water or containing water: a viscous but pressurized hot melt can be obtained, for example at product temperatures good. above 98.9
100 [deg.] C, for example under initially great pressure. In the preferred method, the temperature of this trapped but advancing hot melt must be sufficiently controlled by the die assembly to initiate the formation of steam formed cells in this mass, preferably a trapped column of hot material, over a certain length.
<EMI ID = 44.1>
melts. Furthermore, the temperature-pressure conditions of this melt are purposely controlled or coordinated within a predetermined length of the die so that the balloon inflation occurs and the expanded extruate has a matrix with steam formed cells therein. During the extrusion of these products to a discharge area or environment, in which, for example, predominantly atmospheric conditions prevail, the temperature at the discharge end of the mold and in the mass there, in or near the mold opening, can be controlled, for example adjusted by cooling to a temperature sufficiently close to or not too far above the relevant boiling point of water, for example at or well above 98.9-100 C,
<EMI ID = 45.1>
However, if, for example, suitable amounts of a protein containing material such as casein or a defatted soy protein isolate are used in the starting material and this material is wetted with water, a viscous but pressurized hot melt can be obtained, e.g.
<EMI ID = 46.1>
spring 82 [deg.] C or more. The temperature-pressure conditions of such a trapped hot melt are also deliberately controlled or coordinated within a length of the mold. In the preferred method, the temperature-pressure conditions are controlled to initiate the formation of steam-formed cells inside, the trapped hot melt in a length of the mold, and under the prevailing pressure conditions and the moisture <EMI ID = 47.1> atmospheric conditions. , the temperature at the outlet end can be controlled, for example adjusted by heating to a
<EMI ID = 48.1>
of about 98.9-110 ° C. When the mass emerges under vacuum or under pressure
the mold is to be disposed of, the temperature of the mass must be set accordingly.
The amount of volatile liquid or water in the starting material during the application of mechanical pressure and machining, e.g. shearing, and the heat to convert the material into a hot viscous mass, e.g. plastic melt, the nature of the starting material and other desired additions materials that can be mixed therewith, and the conditions of temperature-pressure control, pH, mechanical pressure, shear action, formation and flow rate, and the nature of the particular equipment to be used and process conditions are all interrelated and must be coordinated. When
<EMI ID = 49.1>
usually also other working conditions. No unusual difficulties have been encountered in varying operating conditions to suit different raw materials and other conditions.
The amount of available water should generally be in
<EMI ID = 50.1>
preferably in the range of about 20 to 35% by weight, based on the weight of the total amount of moist starting material or moist protein mixture. It is desirable not to have so much water as to break unity of the advancing viscous column. For example, in the commercial form, the protein containing materials may contain about 5 to 15% moisture and then only a limited amount of water needs to be added. Water is the source for the independent steam generation. The amount of water required to disperse the cells formed by steam.
<EMI ID = 51.1>
A large number of injection molding machines and thermoplastic extrusion and press molding machines or like devices can be used, at least in part, in preparing, forming and extruding the hot <EMI ID = 52.1>
melt or matrix. Preferably, for example, an extruder with a rotatable screw, for example a compression or conveyor screw, is used in a closed, heatable and coolable cylinder and
<EMI ID = 53.1>
for example, suitably connected to or arranged at the front end or outlet end of the extrusion barrel. In some cases, the extrusion barrel and the rotatable screw together form the die set.
The apparatus must provide the means by which the trapped plastic melt is forced through a predetermined length of a die under the control of the temperature and pressure of the melt. For example, when the melt contains water and is discharged in an atmospheric environment, the mold must be operatively connected to means for passing the melt through a certain length of the mold while reducing the melt pressure, for example generally up to or near the atmospheric pressure and adjusting the temperature of the enclosed mass by non-adiabatic means, for example to a temperature above but sufficiently close to the relevant boiling point of water,
for causing limited boiling of water and the formation of steam cells in the melt and means for passing the resulting porous matrix through a die opening, for example in the discharge region. As mentioned above, the balloon inflation can continue after the melt has left the die opening.
Many if not all protein-containing materials require the
<EMI ID = 54.1>
<EMI ID = 55.1>
areas of the mold set. The mold set can be heated or cooled or both and can have a jacket, partial jacket or tubes through which the coolant, e.g. water, or heating medium, e.g. steam can be circulated.
In such an extruder, the starting material can be premixed and fed to the inlet, e.g., a hopper, of the extruder barrel. Some or all of the volatile component may already be present in the material fed to the device or, if desired, be added later in the extruder.
<EMI ID = 56.1>
The rotating screw feeds material to and through the extrusion <EMI ID = 57.1>
and under suitable flow conditions. For example, the material may pass through a temperature controlled adapter with a narrowing, for example, funnel-shaped passage through which the material is pushed. Such reducers lead to a mold. The outer diameter of the screw may be greater than the outlet of the adapter so that material collects at the adapter under higher pressure.
<EMI ID = 58.1>
the rotating screw, can provide the required pressure, for example from about 31.5 to 126 kg / cm, which pressure can be determined with a pressure gauge connected to the channel of the reducer, while the temperature in the reducer is from about 115-160 C can be determined with a thermocouple disposed near the channel of the adapter. The die forms the melt, preferably into a column, forming an extrudate with balloon inflation by proper control of temperature and pressure. The edible protein extrudate can be said to be cooked, although that extrudate is generally further cooked later as desired and as a separate process step. The cross-sections and shape, as well as the length of the mold can vary, allowing the product to have a circular, oval, rectangular or annular cross-section.
Dies about 25 to 61 cm in length have proven to be good for this
<EMI ID = 59.1>
diameter of the cross-section of such molds is thereby
<EMI ID = 60.1>
<EMI ID = 61.1>
height and approximately 12.7 mm width.
As shown in the drawing, the extruder used can be, for example, a laboratory device of the Brabender, Prodex or Egan type, connected with a suitable adapter and in some cases with intermediate pieces as connections, for example a manifold.
<EMI ID = 62.1>
temperature-pressure regulating devices.
An extruder consisting of a Sterling extruder (see Fig. 5 and Example IX) has been successfully used, which produces a solid
<EMI ID = 63.1>
outlet ends are provided with a separate die set, of which <EMI ID = 64.1>
the temperature is controllable or an extension with fixed die walls, which can bring the hot melt into an annular shape.
The products obtained can be sized, dried and / or frozen. In sizing, the extrudate dimensions are reduced to the desired size and subdivision, to which end the product � cut or shaped into chunks, granules, beads or the like. This must be done when the extrudate leaves the die opening or after collection of the extrudate. The out-
<EMI ID = 65.1>
without breaking the product or creating too much grit. For many purposes, the distributed product must have a ratio of
<EMI ID = 66.1>
volume), which is sufficient to provide good moisture penetration and / or rapid hydration or rehydration, for example throughout the product. An edible extrudate that has been sized,
can be added to other food products, including unexpanded, textured vegetable protein products (see, for example, U.S. Patent Application Serial No. 285,422, filed August 31, 1972) that has the desired texture, structure, and eating properties.
The product according to the invention can be dried, divided or not, by known means to a desired moisture content, for example 5-15%. Drying can be carried out in any suitable manner.
<EMI ID = 67.1>
storage and preservation and later sliced, for example with a meat slicer or other desired shapes, and thawed. in addition, the wet extrudate can be frozen without prior drying and divided into pieces before or after freezing.
The preferred products of the invention have an integrated structure, either a flesh-like or organized tissue-like
<EMI ID = 68.1>
in animal proteins, for example, the organization of macro fibers, while retaining a structural unity in cooking and even in
<EMI ID = 69.1>
at least 30%, for example about 40%, 45%, 50%, 55% or even more, on <EMI ID = 70.1>
based on dry weight. If desired, they can be substantially or completely free of non-protein fillers or binders.
Natural food products, including meat or meat-like products, can be supplemented, diluted or mixed with the edible products of the invention, for example as described in example VIII. For example, the edible products of the invention can be used in canned food and can be cooked or treated in the can according to use in the food industry. They can also be used in meat emulsions.
The products can be hydrated or rehydrated and used in the food industry for the same purposes as the known textured vegetable proteins (TVP products), including as extenders or additive for natural meat or meat-like products or as a substitute for meat for humans and animals, but The products of the invention are believed to be distinct from and superior to the TVP products hitherto available.
<EMI ID = 71.1>
essentially its three-dimensional network structure with disulfide crosslinking.
The remarkable stability of this three-dimensional network structure is demonstrated by the following series of tests.
In conducting these tests, 10 g of a dry sample of the product to be tested was placed with 80 ml of water in an 85 gram can. The can was closed and the contents heated at 110 [deg.] C for 90 minutes, after which the can was opened and the contents tested for testing.
<EMI ID = 72.1>
The next step was to contact a portion of the heated sample with a 6 M guanidine hydrochloride solution, buffered
<EMI ID = 73.1>
addition of this solvent ensures that the resulting proteinaceous sample behaves like typical randomly aligned polymer helices (Tanford et al., J. Biol. Chem-, 241, 1921 (1968); Tanford et al.,
<EMI ID = 74.1>
(1968); Tanford, Advan. Protein Chem. 24, 1 (1970). When the sample sets up, this means that the three-dimensional network structure has been largely maintained. However, if the sample is initially
<EMI ID = 75.1> <EMI ID = 76.1>
the translucent sample by placing it in water and allowing the guanidine hydrochloride to diffuse out, after which the cell structure of the
<EMI ID = 77.1>
has retained its three-dimensional network structure to a significant extent with the prior treatment with guanidine hydrochloride.
When the sample is placed in a 6 M solution
<EMI ID = 78.1>
ethanol (disulfide reducing agent), the product may swell initially due to retention of the disulfide network structure, but the mercaptoethanol component causes disruption of the disulfide network form, causing the product to become soluble and lose its physically self-supporting network structure and structural form (i.e., in significant structural deformation or collapse). This test confirms that if the sample retained its structural shape with the prior treatment with guanidine hydrochloride, it was due to the disulfide network structure. (If desired, the mercaptoethanol can be added to the sample previously treated with guanidine hydrochloride and when this other procedure is followed, comparable results should be obtained).
When washing the sample with water to remove the guanidine hydrochloride-mercaptoethanol solution, the original cell structure of the heated product is not present
(global visual examination) when this structure is a result of disulfide crosslinking.
The tests and methods performed for determining density or s.g., water absorbency and structural relationship of a heated product (as well as a product subjected to boiling water) now follow.
Tightness test
When determining the specific density (as opposed to bulk density) of a sample of the proteinaceous material, a total of 10 g of a dried sample of proteinaceous material was used.
(preferably having a cubic particle size of about 12.7-19mm)
<EMI ID = 79.1>
of 0.42 mm and left 100% on a sieve with a mesh size of 0.177 mm, were placed in a known laboratory measuring glass of 100 ml, which <EMI ID = 80.1> was continuously vibrated during the addition by being fixed to an electric hammer vibrator. The vibrating action causes intimate contact of the sea sand with all pieces of the protein containing sample.
Part of the sand is first placed in the measuring glass, then a piece of the protein containing sample is placed on the sand and this piece is covered with further sand. This procedure was repeated until all pieces of the 10 g sample and all remaining sand in the measuring glass had been added and all pieces were completely surrounded by and fully embedded in the sand. When burying the pieces of the sample in sand, the sand was added at a rate of approx
1 ml / sec.
The total volume of the sand plus the proteinaceous material was read on the measuring glass and the 70 ml of the sand subtracted from the value found to obtain the volume in ml of the proteinaceous sample.
The s.g. of the protein-containing sample in g / ml was then determined with the following formula:
<EMI ID = 81.1>
Water absorption tests
The absorbance of cold water was determined by placing
10 g of a dried sample of proteinaceous material in a beaker
250 ml and adding 150 ml tap water. The beaker and its contents were allowed to stand at room temperature for 1 hour. After 1 hour, the excess liquid was poured off through a sieve with a mesh size of 0.84 mm. The weight in g of the hydrated protein containing material was then determined.
The percentage of cold water absorbed was determined by the following formula:
<EMI ID = 82.1>
The same procedure was followed in determining the percentage of hot water absorbed, but with 10 g of a sample of dry proteinaceous material and 150 ml of boiling water. The water was removed after 10 minutes. <EMI ID = 83.1>
Today was determined by placing 10 g of a sample of dry
<EMI ID = 84.1>
of the can and subjecting the contents to heating for 90 minutes at 110 [deg.] C. The percentage of the absorbed water was determined. with the above formula.
Heating test for structural bandage
In determining the dressing of a sample of dried proteinaceous material on heating, 10 g of the dry proteinaceous material, cut into pieces of, for example, about 12.7 x 12.7 x 12.7
<EMI ID = 85.1>
sealed and the contents heated at 110 ° C for 90 minutes. After cooling, the can was opened.
When the resulting hydrated protein product, although swollen to a larger size due to heating, is essentially
<EMI ID = 86.1>
the liquid is substantially clear, the product is considered to have retained its structural relationship. However, when the resulting material has decomposed to a gruel or pulp-like consistency and has not substantially retained its cohesive, self-supporting, lump-like structure (structural identity) and the liquid is very milky, the product is considered to have its structural unit. or has not maintained a structural relationship.
The drawing, which is not to scale, is illustrative of the invention and shows some extruders used in several of the Examples below.
FIG. 1 is a longitudinal section of a laboratory extruder, type Brabender, in which heating tape is wrapped around most of the elongated die, which assembly was used in several of the tests of Examples I and II and, without
<EMI ID = 87.1>
FIG. 2 is a longitudinal section of an extruder, Prodex type, with three elongated dies immersed in water, which <EMI ID = 88.1>
Egan, used in Example VII.
FIG. 4 is a partial longitudinal section of a Prodex <EMI ID = 89.1> FIG. 5 is a longitudinal section of an extruder, type Sterling, used in Example IX.
The Brabender extruder of Figure 1 was used for certain tests of Examples I and II.
The extruder 10 shown has a horizontal jacketed cylinder 11 which is drawn along its entire length, i.e., pulling and grooved. The cylinder has one
<EMI ID = 90.1>
incorporated therein, which is drivable with a 3 hp motor, not shown.
The screw 13 feeds material through an electrically heatable die reducer 16. In Examples I and II, the cylinder 11 was heated with hot oil circulated through the jacket. The temperature at which the jacket was held was determined with a thermocouple 15 to measure the temperature of the inner wall 14 of the cylinder 11. The inner wall is in direct contact with the material passed through the screw.
13 is passed through the cylinder 11.
The heatable die adapter 16 has a horizontal funnel-shaped channel and can be heated with an electric heating coil or belt 19. The channel has an inlet opening 17 that opens to
inwardly tapers to the entrance 18 of the mold, at which point
a pressure gauge 20 is provided. A thermocouple 21 is placed near the die entrance 18. The die entrance 18 is connected to an elongated horizontal tubular die 22, through which the extrudate is discharged.
<EMI ID = 91.1>
The flattened end of the elongated die 22 discharges extrudate in the form of a ribbon. The surface temperature of the extreme discharge end of the mold 22 is measured with a surface pyrometer, fore
<EMI ID = 92.1>
die opening, of the die 22. Heating tape 24 is wrapped around most of the length of the die 22 and terminates a short distance behind the point where the temperature of the discharge is measured <EMI ID = 93.1>
heat loss from the hot plastic melt passing through the die 22. That is, when using the heating tape in Examples I and II, the temperature of the tape was lower than that of the elongated die and its contents, so that the tape caused controlled cooling thereof.
In the operation of the device, the screw 23, which has a diameter of 19.05 mm and a ratio of length to diameter
<EMI ID = 94.1>
to and through the adapter 16 and the die 22. The build-up of the material fed to the adapter 16 through the screw 13 causes a pressure exertion on the material, which is measured with a Bourdon type pressure gauge or gauge 20 to the adapter 16 provided at the feed end 18 of the mold. The temperature of the heated or preheated adapter is measured with the thermocouple 21 near the mold inlet 18.
The total length of the adapter 16 was about 111 mm.
<EMI ID = 95.1>
mm and is inclined a distance of about 60.3 mm to the inlet 18, which has a diameter of about 9.5 mm and a length of about 50.8 mm.
The die 22 has an elongated tubular nozzle with a length of 254 mm. The die 22 originally had an inner diameter of 9.5 mm and an outer diameter of 12.7 mm. However, the front 8 inches of the length of the die 22 are flattened, creating a die opening having a height of about 1/4 inch and a width of about 1/4 inch.
12.7 mm so that the extrudate is in the form of a ribbon.
In Examples I and II, the degree of expansion of the extrudate was controlled by cooling the die 22 either with compressed air (not shown) and ambient air (not shown), or by
covering most of the mold with electrically heated tape 24 which insulated the mold end and reduced, but not completely eliminated, the cooling thereof. The device of Fig. 1 was also used
<EMI ID = 96.1>
The surface temperature of the outlet end or the outlet opening of the die 22 was measured with a surface pyrometer with a thermocouple 23 type 4040 Alnor Pyrocon from the Alnor Instrument Company. The thermocouple 23 was applied to the die 22 at approximately 6.35 mm from <EMI ID = 97.1>
the outlet end. The heating tape 24 was placed approximately 12.7 mm behind the thermocouple 23.
The Prodex extruder of Figure 2 was used in Example 4 and has three elongated dies partially immersed in water. The same device was also used in Examples V and VI,
<EMI ID = 98.1>
molds were cooled with compressed air instead of one
<EMI ID = 99.1>
<EMI ID = 100.1>
(In a second run of Example VI, the molds were partially immersed in water).
<EMI ID = 101.1>
smooth cylinder 31. The cylinder has an inlet 32 for the feed and er
<EMI ID = 102.1>
25 hp engine shown. The screw feeds material to and through an adapter 43, a 90 ° elbow 50, a manifold 51 and three elongated dies 56A, 56B, 56C. The cylinder has four electrically heatable zones 1-4. Each zone may, if desired, be individually heated with electric heating coils or bands 39, 40, 41, 42. The temperatures at which these zones are maintained are determined by measuring the temperatures at the inner wall 34 of the cylinder of those zones with
<EMI ID = 103.1>
contact with material passed through the cylinder by the screw 33.
The adapter 43 has a funnel-shaped channel with an inlet
<EMI ID = 104.1>
or bands 46, 47. A pressure gauge 48 is provided at the die inlet 45. The temperature of the reducer 43 is measured with the thermocouple
49 at the die inlet 45.
The downwardly facing elbow 50 connects the adapter
43 with a vertical cylindrical manifold 51. This block can be heated or preheated with steam (not shown). The manifold has an inlet 52 that leads to separate flow splitting channels 53. The lower end of the manifold has nipples 54 connected to the channels 53. Unused channels are sealed. The nipples 54, connected to the three channels 53 of Fig. 2, are attached to couplings <EMI ID = 105.1>
55 which in turn are attached to three vertical elongated dies
56A, 56B, 56C. The outlet ends of the three dies are partially submerged in water 57, forming the outlet area.
In extrusion with the apparatus of FIG. 2, the feed material is formed into a helically wound, horizontal, viscous plastic melt, upon exiting the screw 33. The melt. then enters the horizontal adapter 43 which is part of the device 30. Although the adapter 43 is provided with electrical heaters, no heat was applied thereby in the test of Example IV, although the adapter 43 was preheated for the particular test.
The screw 33 has a diameter of 63.5 mm and an L / D ratio
<EMI ID = 106.1>
<EMI ID = 107.1>
<EMI ID = 108.1>
<EMI ID = 109.1>
at the mold inlet 45.
The elbow 50 has an internal diameter of 19.05 mm and is attached to the discharge end with a diameter of also 19.05 mm of the reducer 43. The lower end of the elbow 50 is connected to the metal vertical preheated manifold 51, which serves to split the flow of material.
<EMI ID = 110.1>
<EMI ID = 111.1>
<EMI ID = 112.1>
31.75 mm and then gradually tapering radially outward to ten separate
<EMI ID = 113.1>
about 4.76 mm and tapers down and out for a vertical length of about 50.8 mm. Except the inlet, the channels and the channels
<EMI ID = 114.1>
<EMI ID = 115.1>
The bottom or discharge end of each channel 53 is closed or connected to an elongated die.
<EMI ID = 116.1>
<EMI ID = 117.1>
about 50.8 mm. The lower end of each nipple is fitted with a 19.05 mm coupling 55. The couplings are in turn attached to three vertical dies 56A, 56B, 56C, each 305 mm long and having an inner diameter of 19.05 mm.
The end of the three molds is immersed in a water bath
<EMI ID = 118.1>
discharged directly into the water. The temperature of the water can be determined with a thermometer.
FIG. 3 shows an Egan extruder used in Example VII. This device 60 has a horizontal cylinder 51 with a jacket, which has a drawn profile on the inside of the zones I-IV. The cylinder 61 has an inlet 62 for the supply and incorporates a rotatable 3: 1 compression screw 63, powered by a 60 hp engine
(not signed). The screw 63 supplies material to and through a heatable die adapter 71. The adapter has a horizontal channel which is in turn connected to a horizontal elongated die 76.
The cylinder 61 has six individually heatable or coolable zones I to VI. The inner wall temperatures of those zones are measured with thermocouples 64, 65, 66, 67, 68, 69. The inner wall 70 is in direct contact with material supplied by the screw 63 through the cylinder 61. The cylinder has six separate jackets for the circulation of cooling water or steam for the respective zones. The outlet temperatures of the cooling water from the jackets of zones I, II and VI are determined with thermometers, not shown, arranged in the respective outlet pipes.
The adapter 71 has a funnel-shaped channel 72, leading
to the die inlet 73. A transducer pressure gauge 75 is provided at the die inlet 73. In Example VII, the adapter 71 was preheated
with steam, but in its test, cooling water was circulated through the jacket of the reducer.
The adapter 71 is attached to an elongated die 76 with
<EMI ID = 119.1>
<EMI ID = 120.1>
from about 76.2 mm to the die inlet 73. The die inlet 73 extends for about 50.8 mm. The elongated die 76 is 610 mm long and has <EMI ID = 121.1>
<EMI ID = 122.1>
aligned with and connected to a horizontal cylindrical manifold 51 by a nipple 50A, in place of the elbow 30, which
<EMI ID = 123.1>
distribution block 51 is of the same construction as the distribution block of FIG. 2.
The nipples 54 protruding from the two unsealed manifold block channels 53 are in turn connected to two couplings 55, which in turn are connected to two elongated jacketed dies 80, 81 each having their own water inlet and outlet. The water inlet and water outlet of the mold 80 and 81 respectively are not shown in Fig. 4.
<EMI ID = 124.1>
<EMI ID = 125.1>
<EMI ID = 126.1>
can be taken with a thermometer not shown.
Using the extruders described above in the various Examples, the adapters and manifold, if any, were in a heated or preheated state.
The Sterling extruder 90 of Figure 5 was used in Example 9 and has a die assembly. The extruder without the screw was manufactured by the Sterling Extruder Corporation under Model 5000 and has a length of 114 mm with an L / D ratio of
24: 1. The screw was manufactured according to applicant's specification.
As shown in Figure 5, the die assembly need not be stationary. In addition, the moist material supplied to the device need not be in the form of a hot melt.
<EMI ID = 127.1>
an outer mold having straight longitudinal grooves (not shown) and the rotatable compression screw 93 defines a wall of a rotating inner mold. Material is supplied to the device by <EMI ID = 128.1>
150 hp engine not shown. The screw has a continuous thread, around the core of the screw in helical turns and provided
<EMI ID = 129.1>
a continuous helical channel.
The propeller has four feed passes, two transmission speeds and eighteen dosing passes. The feed and transfer passes are in zone
I and the dosing passages in zones II, III and IV. All apexes of the threads are flat and flush with the outer die wall 102 with a clearance of about 76 microns.
Each propeller turn or each propeller blade has a thickness of 14.29 mm and a thickness of 12.7 mm measured perpendicular to the front and rear edges of each propeller blade. The depth of the channel is approximately 16 mm in the supply part and approximately 5 mm in the dosing part. The channel width between the propeller blades is approximately 95.2 mm measured perpendicular to the propeller blades.
The channel depth in the transition section gradually decreases from that in the supply section to that in the dosing section.
The outer wall 102 has an inner diameter of approximately 114 mm and has a drawn profile, not shown, from zone I through zone III. The length of the die, measured from the first to the last screw turn, is approximately 178 mm.
The outer wall 102 and the screw 93 together effectively form an adapter with the open cross-section at 110 between the wall 102 and
both transmission passes decrease in depth and thereafter the space between the wall 102 and the core of the screw is in effect the molding die.
As the screw 93 rotates, significant pressure and a machining or shearing effect are exerted on the advancing material.
The mold has four zones I-IV, which can be individually heated and / or cooled as desired and needed - The zones I-IV can be individually heated with electric heating coils or belts
94, 95, 96, 97. Copper tubes 98, 99, 100 and 101 lie between the various heating means and are separate means for circulating cooling water to the different zones and more particularly for controlling the temperature of the heating elements. outer wall of the <EMI ID = 130.1> zones can be controlled independently. The temperature of the inner part of the outer wall 102 of the mold of each zone is determined with thermocouples 103, 104, 105 and 106, respectively. This stationary wall of the <EMI ID = 131.1> material.
The screw 93 can be internally cooled with tap water, as in Example IX. The cooling water circulates through a pipe not shown,
<EMI ID = 132.1>
screw and a swivel of the pipe provide back circulation so that the water is discharged at the same end of the pipe through which it entered the screw. The temperature of the water discharged from the screw 93 is measured with a thermometer, not shown.
The material exiting the die is discharged through the die opening formed between the discharge or downstream end 111
of the outer wall 102 of the mold and the outer blunt nose of the screw.
When the device is operating, the melt formed in the mold exits through the mold opening into the environment in the form of a continuous helical ribbon.
Under suitable operating conditions, a moist protein-containing starting material, enclosed in the mold, can be converted into a moist plastic melt. Although a melt may already be partially or wholly formed in zone II, it is certainly present in zones III and IV. The melt present in the helices fills the cross-section of the mold.
The following examples are for illustrative purposes only
and the product and method of the invention are not limited thereto, while in some instances at least parts of an example may indicate process conditions that should be avoided. In the examples, the values of density and water absorption and determination of the structural relationship are essentially dry products, unless otherwise indicated;
Example I.
The following mixture was evenly mixed and fed to and through the laboratory extruder 10, Brabender type, the die <EMI ID = 133.1>
<EMI ID = 134.1>
The soybean meal used was soybean meal 1-200, a solvent-extracted soybean meal from A.E. Staley Manufacturing Company with an NSI of 60% and a protein content of 52%. Durkex 500 is a stabilized vegetable oil from Glidden-Durkee Division, SCM Corporation. The caramel dye was Sethness B and C, a powdered product from Sethness Products Company.
The 1: 1 lead screw 13 of the extruder 10 was rotated at 100 revolutions per minute. The towed cylinder 11 of
the device 10 was heated with circulating hot oil to maintain
<EMI ID = 135.1>
<EMI ID = 136.1>
The material supplied caused a pressure of 17.5 bar, determined by the pressure gauge 20 of the adapter 16, which pressure is exerted on the protein mixture. The temperature of the heated adapter 16, determined by the thermocouple 21, which was located near the mold inlet 18 thereof, was 15Ω [deg.] C.
<EMI ID = 137.1>
cooling the mold 22 with compressed air, ambient air or, as shown in Figure 1, by covering the majority of the mold with electrically heated tape 24, which insulated the mold and reduced cooling of the mold and its contents , but not lifted. In all cases in which the desired product was produced, the cooling was carried out so as to form a zone near or at the outlet of the mold with a temperature slightly above 100 DEG C. and a pressure at which some steam was formed within the mold 22.
Four different runs (Runs 1-4) were made with the previous mixture. In these tests, the temperature varied at the <EMI ID = 138.1>
The products of Runs 1-4 were cut into pieces of about
12.7 x 6.35 x 12.7 mm.
The circumstances and the results of these tests are again � -
<EMI ID = 139.1>
with a commercially available TVP, extruded and blown up by explosions. TVP No. 10 of Archer-Daniels-Midland Company with dimensions pieces
<EMI ID = 140.1>
<EMI ID = 141.1>
<EMI ID = 142.1>
This table shows that when the extrudate is allowed to expand without blasting by explosions (the latter breaks the formation of the organized, steamed cell structure and produces a product with randomly patterned cells without macroscopic organization), but the development of steam-formed macroscopic tubes or cells, the density of the extrudate decreases, the porosity increases, the hydration capability becomes easier, and a significant improvement in the water absorption capacity is obtained. Moreover, as the degree of this controlled expansion increases, the differences become more apparent.
The controlled expansion process of the invention produces, inter alia, a substantially homogeneous, expanded, cooked, edible proteinaceous extrudate having a tissue-like texture and a matrix with steam formed cells therein. The cells of these preferred products are characterized in that they have a particular shape and location which creates an organized uniaxial structure with cell layers. The cross-sectional diameter or diameter of the cells in these layers decreases with increasing distance from the central extrusion axis. The density of the product in extruded form therefore decreases from it
<EMI ID = 143.1>
like skin. When such a density-oriented extrudate is divided into pieces, the density of the particles or chunks gradually changes along at least one plane. Extrudates with such organized uniaxial cell structure are further characterized by
<EMI ID = 144.1>
of natural meat tissue.
Food products intended to resemble natural meat must have a good texture and also good water absorbency and prevent uncontrolled inflation or explosion by explosion
<EMI ID = 145.1>
defined cell walls and therefore resemble porridge or pulp.
Table 2 below shows the effect of controlling the degree of expansion and more particularly the relationship of the density with the textural and structural properties of the extruded products.
<EMI ID = 146.1> <EMI ID = 147.1>
Table 2
<EMI ID = 148.1>
Natural meat, which can be chewed, has a three-dimensional relationship. It consists not only of line-shaped muscle fibers, which are juxtaposed, but has muscle fibers, juxtaposed, which are transversely joined together by threads of a connecting fabric. Explosion inflation not only weakens any protein matrix present but also does not provide the shear and stress processing of such matrix as occurs in the mold of the invention and no cells are formed by steam or blowing by balloon inflation.
With the balloon-inflated product of the invention, the desired degree of expansion can be related to the particle size of the extrudate. For example, when the extrudate is subdivided by passing it through a 1/4 inch meat grinder, the relatively small size of the particles is such that hydration occurs easily with less expansion.
When making larger blocks of the balloon-inflated or expanded extrudate of the invention, the s.g. for example about 0.8 g / cm or at least 0.64 g / cm, or not more than either
<EMI ID = 149.1> <EMI ID = 150.1>
<EMI ID = 151.1>
The wheat gluten used was devitalized wheat gluten
<EMI ID = 152.1>
<EMI ID = 153.1>
<EMI ID = 154.1>
1.59 kg / hour on a wet basis and 1.315 kg / hour on a dry basis. The cylinder 11 of the device was heated with hot oil to maintain a
<EMI ID = 155.1>
the thermocouple 15. The build-up of the material supplied to adapter 16 through screw 13 caused a pressure of 31.5 bar, determined by pressure gauge 20 of adapter 16, which pressure was applied to the protein mixture. The temperature of the heated reducer
16 defined with the thermocouple 21 disposed near the mold inlet
18 of these amounted to 160 C.
Three different tests were made with this mixture. In these tests, the temperature of the outlet end of the mold 22, determined by the thermocouple 23, varied much in the same way as in Example I.
The extrudates from all three Runs 1-3 were cut into approximately 12.7 x 6.35 x 12.7 mm pieces.
The conditions and results of these tests are shown in Table 3.
<EMI ID = 156.1>
<EMI ID = 157.1>
<EMI ID = 158.1> extrudate was heated. More specifically, Table 4 shows that the balloon inflated product of Test 3 has good textural and structural properties
<EMI ID = 159.1>
its entire cross-section.
Table 4
<EMI ID = 160.1>
With the balloon inflated or expanded proteinaceous product of the invention, the desired degree of expansion may be inversely proportional to the size of the desired extrudate particles.
Example III
The following mixture was evenly mixed and fed into extruder 10, Brabender type, adapter 16, and elongated die 22 of Example I (see Figure 1) and operating conditions were essentially the same as those of Example I (except that no test was performed with a heating tape around the mold), unless stated otherwise:
<EMI ID = 161.1>
The rice gluten was devitalized rice gluten with 82% protein.
The 1: 1 lead screw 13 of the apparatus 10 of Fig. 1 was rotated at 50 rpm and the feed rate was 1.27 kg / hr on a wet basis and 0.906 kg / hr on a dry basis. The cylinder 11 of the device was heated with hot oil to maintain a temperature <EMI ID = 162.1>
torque 15. The build-up of the material supplied to the adapter 16 by the screw 13 produced a pressure of 29.4 bar, determined by the pressure gauge 20 of the adapter 16, which pressure acted on the protein mixture.
The temperature of the heated adapter 16, determined with the thermocouple 21, disposed near the die inlet 18, was 157 ° C.
<EMI ID = 163.1>
in one run, the mold 22 was cooled with compressed air and in the other run with ambient air. The temperature at the outlet end of the mold 22 was determined with the thermocouple 23.
The glassy extrudates from both runs were cut into pieces measuring approximately 12.7 x 6.35 x 12.7 mm.
The conditions and results of these tests are shown in Table 5.
Table 5
<EMI ID = 164.1>
Table 6 shows the relationship of density with textural and structural properties for the products of Runs 1 and 2 after heating.
Table 6
<EMI ID = 165.1>
Example IV. The following mixture was evenly mixed and fed into extruder 30, Prodex type, reducer 43, elbow 50, manifold 51, and three elongated dies 56A, 56B, 56C to the water 57 of FIG. 2 to provide of a steam expanded extrudate:
<EMI ID = 166.1>
The soybean meal used was soybean meal 1-200. The iron oxide used was RU 5098, a product of Pfizer Minerals, Pigments and Metals.
The 2: 1 compression screw 33 of the extruder 30 of FIG. 2 was rotated at 270 rpm by a 25 horsepower motor, amperage about 40 A. The feed rate was 181.3 kg / hr on a wet basis and about 127 kg / hour on a dry basis. The inner wall 34 of zone II of the extrusion cylinder 31 was maintained at a temperature of 150 ° C, determined with the thermocouple 36. During the test, no additional heat was supplied electrically past the zone II of the cylinder 31. A small electric fan (not shown) in Fig. 2) was targeted to zone
III throughout the test to reduce and maintain the cylinder wall temperature at 100 ° C in that zone. The temperature of the die head 43, determined with the thermocouple 49 near the die inlet 45,
<EMI ID = 167.1>
discharge end of each of the three elongated dies 56A, 56B, 56C was partially submerged to a depth of about 200mm in cooling water
57 with a temperature of 76.7 [deg.] C during the run. Thus, the glassy extrudate from this run was discharged directly from the three dies
<EMI ID = 168.1>
The glassy extrudate exited the three dies roughly as sausage and with controlled and limited expansion.
A sample of the extrudate obtained in this test was ground through a meat grinder with holes 9.5 mm in diameter. That monster
<EMI ID = 169.1> <EMI ID = 170.1>
Another sample of the extrudate was ground in a meat grinder with a large kidney-shaped plate with three kidney-shaped holes of approximately
44.45 x about 19.05 mm and large pieces of the
<EMI ID = 171.1>
a s.g. of 0.833 g / cm and a cold water absorption value of 214%.
A commercially available blast blow-up product, namely No. 10 of soy protein, with pieces of approximately 9.5 x 9.5 x 12.7 mm from Archer-Daniels-Midland Company, used as comparison, had a sg of 0.512 g / cm and a cold water absorption value of 229%.
When dipping the large pieces of the extrudate product
<EMI ID = 172.1>
water for 10 minutes, the resulting hydrated product had a distinct layer-like flesh-like texture or structure, which could be peeled off into strips or sheets, while the prior art TVP product was markedly more fibrous and spongy when treated in the same manner and did not have good textural or meat-like properties.
Example V
The following mixture was evenly mixed and fed to the extruder, type Prodex, of Example IV, except that four
<EMI ID = 173.1>
molds were cooled with compressed air instead of a water bath. The operating conditions were essentially the same as in Example IV, unless stated otherwise:
Materials
<EMI ID = 174.1>
The neutralized soy protein concentrate used was it
<EMI ID = 175.1>
<EMI ID = 176.1>
The 2: 1 compression screw 33 of the extruder 30 according to
<EMI ID = 177.1>
<EMI ID = 178.1>
zones I-IV of the extrusion cylinder 31 were maintained at temperatures of
40 [deg.], 125 [deg.], 150 [deg.] And 145 [deg.] C, determined with thermocouples 35, 36, 37 and 38.
<EMI ID = 179.1> zone III of the cylinder 31. A small electrical impeller (not shown in Fig. -2) was aimed at zone IV during the test to reduce and maintain the cylinder wall temperature at 145 ° C in that zone. The temperature of the adapter 43, determined with the thermocouple 49 at the die inlet 45 thereof, was 145 ° C. The four elongated dies were cooled with compressed air during the run, instead of with water.
The expanded product according to the invention in this example had a s.g. of 0.592 g / cm, compared to a) an s.g. of about 1.44 g / cm or more for an unexpanded extrudate made in accordance with U.S. Patent Application Serial No. 285,422, filed August 31
1972, to which reference is made, and with b) an s.g. of 0.52 g / cm for the commercial product TVP No. 10, explosion blown, which produces a fibrous
<EMI ID = 180.1>
of the Archer-Daniels-Midland Company.
<EMI ID = 181.1>
in large pieces of approximately 12.7 x 19 x 19 mm.
The large pieces of the product of the invention and the commercial product were then each subjected to heating and compared. The
<EMI ID = 182.1>
which is much greater than obtained with the large pieces of the vitreous extrudate made according to patent application 285,422. The TVP product had a water absorption of 380%.
However, the pieces of the TVP product had a fibrous appearance and did not retain their shape, but became spongy. In contrast
<EMI ID = 183.1>
and a layered or skin-like structure, which could be peeled off, making it more like natural meat.
Example VI
The following mixture was evenly mixed and fed into the extruder, type Prodex, of Example IV, except that five elongated dies were used instead of three, while
<EMI ID = 184.1>
<EMI ID = 185.1>
<EMI ID = 186.1>
unless indicated otherwise:
<EMI ID = 187.1>
The soybean meal was 1-200 soybean meal and the iron oxide RU 5098.
In the two runs of this example, the 2: 1 compression screw 33 of the extruder 30 of FIG. 2 was rotated at 185 rpm by a 25 hp motor at 35 A. The feed rate was 181.3 kg / hr. wet basis and 127 kg / hour on a dry basis. The inner wall 34 of the zones I-IV of the extrusion cylinder 31 was held up
<EMI ID = 188.1>
35, 36, 37, 38. During the test, no additional heat was electrically supplied past zone III of cylinder 31. A small electric fan was directed to zone IV throughout the test to reduce and maintain the cylinder wall temperature at 145 ° C in that zone. The temperature of the reducer 43, determined with the thermocouple 49, applied
<EMI ID = 189.1>
the outer vertical discharge end of each of the five molds is partially submerged to a certain depth in cooling water. The glassy extrudate from Run 1 was Jus through the dies directly into water. In Run 2, the five molds were cooled with compressed air instead of water during the run.
The resulting expanded products of Runs 1 and 2 were ground in a meat grinder with the large kidney-shaped plate of Example IV.
<EMI ID = 190.1>
A histological and microscopic examination of the pieces of the products of Runs 1 and 2 was carried out and of the commercial
<EMI ID = 191.1>
<EMI ID = 192.1>
<EMI ID = 193.1> while the material around the rooms was again very solid and dense.
<EMI ID = 194.1>
eighttg and looked quite open.
Samples of the above products were rehydrated
<EMI ID = 195.1>
<EMI ID = 196.1>
looked dense and solid, could be pulled apart into sheets (not fibers) according to the aforementioned semicircular fracture surfaces. The sample from Run 2 appeared to have lightened and although it did not float on the water surface, it had expanded during rehydration. The honeycomb appearance was clearly visible and this sample could also be cut into sheets
<EMI ID = 197.1>
as the sample of Run 1. The commercial TVP sample was clearly expanded, floated on the water surface and when torn apart was stringy and fibrous.
Samples of approximately 1 cm were cut from the rehydrated pieces. These cut samples were frozen in isopentane, cooled with liquid nitrogen, cut into 10 micron layers in a cryostat, stained with Harris hemoxylin and examined microscopically. Enlarged photos of the samples were taken.
There were some clear differences between the samples when cutting. The samples from Runs 1 and 2 were easily cut and the material in each cut was apparently well bound together. The commercial TVP sample was difficult to handle due to the
<EMI ID = 198.1>
of the knife.
Microscopic examination showed that in Run 1 the sample was quite homogeneous in certain areas, but near the surface the material <EMI ID = 199.1>
<EMI ID = 200.1>
direction. Neither the samples from Run 1 nor from Run 2 showed the
<EMI ID = 201.1>
elements were visible, which could be called fibers or threads, only in certain areas. The sample of trade TVP clearly existed
<EMI ID = 202.1>
<EMI ID = 203.1>
openings were united.
Based on the above, the expanded product showed even when expanded to such a low s.g. as about 0.448 g / cm2, clear structural properties in distinction from the commercial TVP product. These differences can be compared to the difference between unvulcanized and vulcanized rubber, where significant transverse strength or clear crosslinking has been obtained.
Example VII
<EMI ID = 204.1>
the Egan extruder 60, the adapter 71, and an elongated barrel 76 die as shown in FIG. 3:
<EMI ID = 205.1>
The soybean meal was soybean meal 1-200. The Durkex 500 material used was a stabilized vegetable oil. The caramel dye used was Sethness B and C, powdery product.
In preparing the mixture, the solid ingredients were first mixed and the vegetable oil and water were added thereto and mixed therewith while the feed mixture was fed to the Egan extruder 60.
The 3: 1 compression screw 63 of the device 60 of Fig. 3 became <EMI ID = 206.1>
feed rate was about 43 kg / hr on a dry basis. Cooling water was circulated through the jackets of zones I and II of the cylinder 61 of the
<EMI ID = 207.1>
64 and 65, respectively. Zones III, IV and V were heated with steam at 8.4 bar, 16.94 bar and 4.76 bar pressure, respectively. The inner wall temperatures of zones III, IV and V were 151.7 [deg.] C, respectively.
193.3 [deg.] C and 160.5 [deg.] C, determined with thermocouples 66, 67 and 68, respectively.
Cooling water was circulated through the jacket of the zone VI and withdrawn therefrom at a temperature of 15.5 ° C. The inner wall temperature of the zone VI was maintained at 54.4 ° C, determined by the thermocouple 69. The build-up of the material passed through the screw 63 was fed to the adapter 71, produced a pressure of 126 atm, determined by the pressure gauge 75 of the adapter 71, which pressure acted on the protein mixture. Cooling water was circulated through the jacket of the die 76 at an inlet temperature of
<EMI ID = 208.1>
displayed thermometers.
The extrudate thus obtained was in the general form of sausage and
a diameter of about 19-25 mm and was cut by a cutting device,
<EMI ID = 209.1>
extrudate was cut into pieces about 25 mm in length.
<EMI ID = 210.1>
A sample of large pieces of the extrudate was placed in boiling water for 30 minutes. Another sample of the pieces was subjected to heating in a sealed vessel.
The pieces boiled in water had a water absorption value of
130% and the heated pieces of 209%. Both samples of the hydrated products had good and very uniform hydration properties throughout the cross-section, excellent texture and pleasant mouthfeel, while being very similar to natural meat in both physical appearance and feel. The hydration value obtained by subjecting the product to heating in a vessel was excellent and higher than that obtained by immersion <EMI ID = 211.1>
<EMI ID = 212.1>
fed to the Prodex extruder 30 (Fig. 2), the adapter
<EMI ID = 213.1>
<EMI ID = 214.1>
<EMI ID = 215.1>
vegetable oil.
The solid ingredients were mixed with the soybean meal and Durkex 500 oil and the mixture was fed to a stirrer where the water was added. Then the obtained mixture was fed to the extruder 30.
The 2: 1 compression screw 33 of the extruder 30, shown in Figure 2, was rotated at 230 rpm by a 25 horsepower motor at a current draw of about 30-40 A. The feed speed was 63.5 kg / min. hours on a wet basis and 45.36 kg / hour on a dry basis. The inner wall 34 of the zones I-IV of the cylinder 31 was maintained at temperatures of 100, 150, 135 and 138 ° C, respectively, as determined by the thermocouples 35-38. During this test, no additional heat was electrically applied beyond zone II of cylinder 31. A small electrical fan, not shown in Figs. 2 or 4, was directed to zones III and IV throughout the test for lowering and maintain cylinder wall temperatures at 135 [deg.] and 138 C in those zones.
The build-up of the material supplied by the screw 33 to the adapter 43 produced a pressure of 122.5 bar as measured by the pressure gauge.
48 of the adapter 43, which acts on the protein mixture pressure. The
<EMI ID = 216.1>
placed near the die inlet 45 thereof, was 145 ° C. Both elongated horizontal dies 80, 81 according to Fig. 4 were cooled with circulating water having an inlet temperature of 76.7 [deg.] C, determined with a temperature not shown in Fig. 4. thermometer.
<EMI ID = 217.1>
resembled a sausage, had a diameter of slightly greater than 19 mm and steam-generated cells throughout the cross-section, but a dense, almost unexpanded, glassy skin.
The extrudate was placed in boiling water for 5 minutes to facilitate grinding and then passed through a meat grinder with 19 mm diameter holes. This use of boiling water facilitates subdivision of the extrudate and reduces the formation of fines or grit (this method of preparing the extrudate before grinding was also used in the above examples.
IV and VI). The product passed through the meat grinder in much the same way as if it were a mass of natural meat. The mill formed pieces of irregular shape, which is desirable.
The dried expanded extrudate had a s.g. 0.689 g / cm <3> and a water absorbency of 200% after being immersed in hot water for 10 minutes.
The dried hydratable pieces were incorporated into the following meat pie mix according to the procedure described below:
<EMI ID = 218.1>
In preparing the above meat pie mix, water was added to pieces of the expanded product of this example and the water was allowed to soak for 10 minutes. The materials of the mixture were evenly mixed by feeding
<EMI ID = 219.1> protein-containing product, blown by explosion, obtained by extrusion of the commercially available product, manufactured essentially in accordance with U.S. Pat. . a mesh size of 4.00 mm, minimum 60% passed through a sieve with a mesh size of 4.00 mm
and remained on a 2.00 mm mesh screen, while up to 5% passed through a 0.84 mm mesh screen.
Both meat pie mixes were pasty
85 g with a Hollymatic pasty moulder.
The pies made with the expanded product of this example had good color and excellent appearance (even better than the pies with the Promate III product).
The next day, meat pies made from both protein products were placed on a grill for cooking. Then the cooked pies were tasted. The pies with the expanded product of this example had clearly better bite and textural properties than the pies of the Promate III product.
<EMI ID = 220.1>
once compared. 10 g of the expanded product of this example and
10 g of the Promate III product were each placed in boiling water for 10 minutes. The product of this example had a water absorption
<EMI ID = 221.1>
the product according to this example, with its clear layered or sheet-like structure: exhibited bite and textural properties, making
<EMI ID = 222.1>
strongly simulated. However, the hydrated Promate III product had a spongy mouthfeel and little texture.
A diluted meat composition with the taste, chewability and
<EMI ID = 223.1>
<EMI ID = 224.1>
formed cells, and b) compatible natural meats (including poultry or fish). Ground meat pies can be made, for example, with a) from 25-75% by weight natural meat (including poultry or fish)
<EMI ID = 225.1> <EMI ID = 226.1>
absorption properties, while retaining its structural relationship when heated in a vessel. Such meat pies have the following minimum properties after cooking:
a) a cooking yield which is significantly greater than without the expanded product of the invention; b) a cohesion at least approximately equal to that without the product of the invention; and c) a texture which is at least about as good as without this additive.
Example IX
<EMI ID = 227.1>
fed to the Sterling extruder 90 of FIG. 5, including a die assembly, operating under controlled conditions:
<EMI ID = 228.1>
The soybean meal was soybean meal 1-200. Durkex 500 was a stabilized vegetable oil.
The solid ingredients were mixed with the soy flour and the.
<EMI ID = 229.1>
rate of 331 kg / hr, while adding water at a rate
<EMI ID = 230.1>
cross-section 110 of the lead-in portion of the die set is gradually reduced, whereupon the space between the outer wall 102 and the core of the screw 93 actually represented a forming die.
<EMI ID = 231.1> rotated at 110 revolutions per minute by a 150 hp motor at a current of about 130 A.
The inner portion of the mold outer wall 102 in the zones IIV was maintained at temperatures of 71.1 C, 151.7 C, respectively.
<EMI ID = 232.1>
During the test, no additional heat was passed over the electric
zone III supplied. In zone IV, a maximum amount of cooling water was used to lower and maintain the temperature of the outer wall at 81.7 ° C.
The screw was internally cooled with tap water, which was circulated at 63.5 l / h. The water was vented from the propeller at a temperature of 101.1 ° C.
The residence time of the material in the extruder was in the range of about 40-45 seconds. Although a melt could have formed in whole or in part in Zone II, it was certainly present
<EMI ID = 233.1>
environment in the form of a continuous helical ribbon. This ribbon had cells formed by steam and had the effects of balloon inflation.
The wet extrudate was allowed to dry and the s.g. was determined at 0.689 g / cm, after which it was subdivided in the dry state in a Waring blender, the resulting pieces were sieved and from them samples 1 and 2 were composed as follows:
Sample 1
Passes 100% through a sieve with mesh size 4.76 mm and
remains 100% on a sieve with mesh size 4.00 mm.
Sample 2
Passes 100% through a sieve with mesh size 4.00 mm and
remains for 100% on a sieve with a mesh width of 2.00 mm.
The water absorbency of both samples was determined under the conditions indicated in Table 7, with the following result.
<EMI ID = 234.1>
<EMI ID = 235.1>
<EMI ID = 236.1>
water and heating in a vessel under the conditions of Table 7, in any case the structural unity was maintained, they had a good texture and were good chewable.
When the extrudate of this example was heated in a vessel and tested for three-dimensional network structure with disulfide cross-linking, that distinctive network structure remained intact and thus was substantially retained after heating. That is, the product swelled in
<EMI ID = 237.1>
8.5, indicating retention of the three-dimensional network structure after heating. The product was substantially solubilized and lost its physical self-supporting structure and shape in a solution of
<EMI ID = 238.1>
<EMI ID = 239.1>
was a result of disulfide crosslinking. This network structure distinguishes
<EMI ID = 240.1>
products.
<EMI ID = 241.1>
2. A proteinaceous balloon-shaped inflated product capable of retaining its structural relationship when heat treated in a vessel.
The product of claim 1 or 2, wherein the product comprises a protein containing material from the group consisting of one or more of
the following substances: (a) solvent-extracted vegetable
<EMI ID = 242.1>
content of at least about 30% on a dry weight basis.
<EMI ID = 243.1>
blowing extrudate.
The product of claim 1, 2, 3 or 4, which is a shear processed proteinaceous foam.
<EMI ID = 244.1>