CH642518A5

CH642518A5 - Cellulosefaserreicher snack-artikel und verfahren zu seiner herstellung.

Info

Publication number: CH642518A5
Application number: CH937579A
Authority: CH
Inventors: Arie Kuipers; Karl Schroeder
Original assignee: Meggle Milchind Gmbh & Co
Priority date: 1978-10-19
Filing date: 1979-10-18
Publication date: 1984-04-30
Also published as: DE2845571A1; US4315954A; NL7907667A; IE49872B1; DE2845571C2; IE792000L; FR2438975A1; JPS5554859A

Description

Die Erfindung betrifft einen ballaststoffreichen Snack-Artikel und ein Verfahren zu seiner Herstellung durch Extrudieren bei erhöhter Temperatur.

Es ist bekannt, dass zur Aufrechterhaltung einer zufriedenstellenden Darmfunktion eine ballaststoffreiche Nahrung erwünscht und vorteilhaft ist. Gemeinhin versteht man unter diesen verdauungsfördernden Stoffen Ballaststoffe aus Pflanzen, welche weitgehend aus Zellulose oder damit chemisch verwandten unverdaulichen Stoffen bestehen. Da diese unverdaulichen Ballaststoffe (im englischen Sprachgebrauch dietary fiber) mit normalen chemischen Methoden schwer erfassbar sind, hat man den Begriff «Rohfaser» eingeführt, welcher im allgemeinen etwa 1/s der pflanzlichen Ballaststoffe ausmacht. Weizenkleie zum Beispiel enthält neben lebenswichtigen Proteinen, Mineralstoffen und Wirkstoffen zwischen 20 und 60% solcher Ballaststoffe, entsprechend einem mittleren Rohfasergehalt von 9 bis 12%.

Man hat in der letzten Zeit den ernährungsphysiologischen Wert von pflanzlichen Ballaststoffen erkannt und festgestellt, dass das Angebot in der heute üblichen Nahrung an diesen Ballaststoffen zu gering ist. Demgemäss ergibt sich ein Bedarf an Nahrungsmitteln, welche zum Ausgleich gegenüber der üblichen Nahrung besonders reich an Ballaststoffen sind. Als besonders reich an Ballaststoffen werden Lebensmittel angesehen, wenn ihr Rohfasergehalt etwa den Wert von 3% übersteigt, gemessen an dem Höchstwert für den Rohfasergehalt in landwirtschaftlich erzeugten Cerea-Iien.

Gemäss dem oben Gesagten besteht also ein Bedarf an Nahrungsprodukten, die reich an pflanzlichen Ballaststoffen sind und welche gleichzeitig von dem Geschmack und der Konsistenz her für den Verbraucher ansprechend sind.

Es gibt auf der Basis von Vollcerealien schon rohfaserrei-che Nahrungsmittel, wie z. B. Knäckebrot, die Auswahl an derartigen Nahrungsmitteln ist jedoch sehr beschränkt und wenig abwechslungsreich. Insbesondere stehen kaum ballaststoffreiche Snack-Produkte zur Verfügung.

Unter Snack-Produkten werden im Rahmen dieser Erfindung Artikel verstanden, welche im wesentlichen ausserhalb der grossen Tagesmahlzeiten eingenommen werden, z.B. zum Frühstück oder bei Parties. Es handelt sich dabei um Knabberartikel in Form von Flocken, geschäumten Produkten und dergleichen, die auch gesüsst sein können.

Es ist zwar bekannt, dass man in Extruderprozessen hergestellten Snack-Artikeln auf Basis von stärkehaltigen Materialren Ballaststoffanteile zusetzen kann, deren möglicher Gehalt an Faserbestandteilen ist jedoch sehr beschränkt. Dies liegt einerseits an den schlechten Extrudiereigenschaf-ten von rohfaserreichen Stärkeprodukten, anderseits daran, dass die rohfaserreichen Materialien bei den im Extrusions-prozess anzuwendenden Temperatur-Druck-Bedingungen infolge schlechter Fliesseigenschaften leicht anbrennen und dadurch Hitzeschädigungen erleiden, die das jeweilige Produkt unannehmbar machen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die oben geschilderten Nachteile zu beseitigen und ein ballaststoffreiches Snack-Produkt zu schaffen, welches erheblich höhere Rohfaseranteile aufweist als die bekannten Produkte und gleichzeitig erwünschte Geschmacks- und Struktureigenschaften besitzt.

Gelöst wird die Aufgabe erfindungsgemäss durch einen ballaststoffreichen extrudierten Snack-Artikel, welcher gekennzeichnet ist durch einen Gehalt von 10 bis 80 Gew.-% mit Ballaststoff angereicherten Materialien und 20 bis 90 Gew.-% eines unter Extrudierbedingungen plastifizierbaren Proteins. Bevorzugt werden 20 bis 70 Gew.-% der oben genannten ballaststoffreichen Anteile. Als ballaststoffreich wird ein solches Produkt dann angesehen, wenn sein Rohfasergehalt ohne Einrechnung des plastifizierbaren Proteinanteils über 3% liegt.

Überraschenderweise hat sich gezeigt, dass unter Extrudierbedingungen plastifizierbare Proteine die bekannten Nachteile der Herstellung von rohfaserreichen Snack-Pro-

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dukten verhindern und eine wesentliche Erhöhung des Rohfaseranteils ermöglichen, ohne dass hierdurch die Geschmackseigenschaften nachteilig beeinflusst werden, sondern im Gegenteil ein besonders schmackhaftes Produkt mit zusammenhängender, gegebenenfalls geschäumter Struktur und guter Haltbarkeit ergeben.

Als ballaststoffreiche Materialien kommen im Rahmen der Erfindung solche in Betracht, die physiologisch akzeptabel sind. Beispiele hierfür sind Kleie und andere Nebenprodukte der Verarbeitung pflanzlicher Rohstoffe. Auch reine Cellulose kommt in Betracht.

Als unter Extrudierbedingungen plastifizierbare Proteine kommen solche im Rahmen der Erfindung in Betracht, welche einerseits bei den über 100 C liegenden Extrusionstem-peraturen sich so weit plastifizieren, dass sie als Gleitmittel für den Ballaststoffanteil wirken und anderseits geschmacklich für Nahrungsmittel geeignet sind. Besonders geeignet sind Milchproteine, wie Casein, Copräzipitat, Molkeprotein, aber auch pflanzliche Proteine. Besonders vorteilhaft ist es, wenn sie durch Zusätze aufgeschlossen, d.h. besser schmelzbar oder löslich gemacht wurden.

Der erfindungsgemässe Snack weist eine feste knackige Struktur auf und besitzt trotz des hohen Rohfaseranteils einen guten akzeptablen Geschmack. Die Struktureigenschaften lassen sich in einem sehr breiten Bereich beliebig einstellen. Die knackige spröde Konsistenz entspricht etwa der von Knäckebrot.

Ausser Ballaststoffmaterial und Protein kann das erfindungsgemässe Snackprodukt noch andere Lebensmittel oder Lebensmittelkomponenten wie Kohlenhydrate und Fette, Salze, Gewürze, Aromastoffe und Farbzusätze, ggfs. auch Wirkstoffe, in den bei Nahrungsmitteln üblichen Mengen enthalten. Es eignet sich damit als vollwertiges Nahrungsmittel auch für Hauptmahlzeiten. Wesentlich für die Erfindung ist die Einhaltung der im Hauptanspruch aufgeführten Anteile von Ballaststoff und plastifizierbarem Protein, wobei die einzusetzenden Mengen im Einzelfall durch Versuche leicht ermittelt werden können.

Das erfindungsgemässe Verfahren zur Herstellung des neuartigen Snack-Artikels durch Extrudieren ist dadurch gekennzeichnet, dass ein an sich schwer extrudierbares, ballaststoffreiches Material mit einem unter Extrudierbedingungen plastifizierbaren Protein mit einem Wassergehalt von 8 bis 25 Gew.-% vermischt und die erhaltene Mischung bei einer Temperatur von mindestens 100 °C extrudiert wird.

Die im Rahmen des erfindungsgemässen Verfahrens verwendbaren Proteine und Rohfaser-, insbeosndere Cellulose-fasermaterialien, wurden oben schon erwähnt. Für das Verfahren wichtig sind vor allem auch die Temperatur, die vorzugsweise im Bereich von 120 bis 190°C liegt, sowie der Wassergehalt vor dem Extrudieren, der für die Erzielung der gewünschten knackigen Struktur Bedeutung hat. Vorzugsweise beträgt der Wassergehalt 10 bis 20 Gew.-%.

Wesentlich für das Verfahren ist, dass das als Umhül-lungs- und Gleitsubstanz bestimmte Protein beim Extrudier-vorgang einen Wassergehalt aufweist, der optimale Schmelzeigenschaften unter den Extrudierbedingungen gewährleistet.

Man erreicht dies auf verschiedenen Wegen: Man kann das Protein in relativ feuchter Form, beispielsweise oberhalb 10%, mit dem meist trockeneren Ballaststoffmaterial mischen und unmittelbar darauf extrudieren.

Anderseits kann man ein trockeneres Protein (im Beispiel des Caseins zwischen 6 und 12% Wassergehalt) mit relativ feuchtem Ballaststoffmaterial mischen oder man kann der Gesamtmischung Wasser zugeben, in welchem Falle man die Mischung reifen lässt, bis das Gleitmittel Protein genügend Feuchtigkeit aufgenommen hat.

Im allgemeinen sind diese Voraussetzungen bei dem angegebenen Wassergehaltsbereich der Extrudiermischung gegeben.

Wenn ein Aufschluss des Proteins vorgesehen ist, kann das schmelzbare Protein in Form von bereits aufgeschlossenem Protein in das Verfahren eingesetzt werden, beispielsweise in Form von Natriumcaseinat oder Kaliumcaseinat, die wiederum aus Säurecasein hergestellt sein können. Alternativ ist es jedoch auch möglich, den Aufschluss des Proteins in situ, d.h. gleichzeitig mit der Herstellung des Snack-Artikels, durchzuführen. In diesem Falle wird nichtaufgeschlossenes Protein zusammen mit Aufschlussmitteln verwendet. Aufschlussmittel können Alkalien oder alkalisch reagierende Salze sein, insbesondere die Alkali-, Erdalkali oder/und Ammoniumsalze der Kohlensäure, Phosphorsäure, Zitronensäure oder von anderen schwachen anorganischen oder organischen Säuren, insbesondere von solchen mit komplexbildenden Anionen, wie z. B. die Citrate, Oligo-und Polyphosphate und dergleichen. Durch die Aufschlussmittel wird während der Extrusion die gewünschte Umwandlung des Proteins unter Bildung von aufgeschlossenem Protein erzielt. Für den Aufschluss von Labcasein werden insbesondere die Salze mit komplexbildenden Anionen bevorzugt, welche Calcium zu binden vermögen.

Trotz der hohen, beim Verfahren der Erfindung anwendbaren Temperaturen, tritt überraschenderweise weder eine nachteilige Verfärbung des Proteins noch des rohfaserhal-tigen Materials ein. Es wird angenommen, dass unter den Druck- und Temperaturbedingungen der Extrusion eine Umhüllung des ballaststoffhaltigen Anteils durch das Protein auftritt, die eine unerwünschte Verfärbung und das Auftreten von nachteiligen Geschmacksveränderungen verhindert. Besonders überraschend war, dass es mit relativ geringen Proteinmengen möglich war, die Rohfasermaterialien extrudierbar zu machen, obwohl bei Verwendung von stärkehaltigen Produkten mit ihren bekannt guten Verklei-sterungs- und damit Gleiteigenschaften, sehr hohe Anteile notwendig sind, um Rohfasermaterial überhaupt extrudierbar zu machen. Dabei bleibt die Gleitwirksamkeit des Proteins bis zur unteren Temperaturgrenze des erfindungsgemässen Verfahrens erhalten, wenn auch unterhalb 120 °C die Proteinmenge nicht mehr am Minimum liegen sollte.

Durch die Wahl der Zusammensetzung insbesondere hinsichtlich des Proteinanteils und der Wassermenge des zu extrudierenden Ausgangsprodukts sowie die Temperatur im Extruder lässt sich die Konsistenz und insbesondere die Dichte des Snacks in weiten Grenzen regeln. Die Geschmacks* und Ernährungseigenschaften des Produktes lassen sich durch Zusatz von üblichen Geschmacks- und Aromastoffen, einschliesslich von Kochsalz, gegebenenfalls auch Wirkstoffen, variieren.

Auch hitzeempfindliche Proteine können ohne Schädigung eingesetzt werden infolge der Möglichkeit, auch bei relativ niedrigen Temperaturen zu extrudieren.

Der erfindungsgemässe ballaststoffreiche Snack-Artikel bereichert das Angebot an rohfaserreichen Nahrungsmitteln, insbesondere solchen mit verdauungsregulierender Wirkung. Infolge des Proteingehaltes stellt er gleichzeitig eine wertvolle Nahrungsquelle dar, die aufgrund ihrer Schmackhaftigkeit auch gerne genommen wird.

Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung weiter. Prozentangaben beziehen sich auf das Gewicht.

Beispiel 1

Es wurde eine Mischung hergestellt aus 700 g Weizenkleie mit Rohfasergehalt 11 % und mit einem Wassergehalt von 8,3% und 300 g feinkörnigem Säurecasein mit einem Wassergehalt im Bereich zwischen 6 und 10%, welches voher

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mit einer Natriumearbonatlösung in solcher Menge vermischt wurde, dass sich ein Endwassergehalt von 16% und ein pH-Wert von 6,3 ergab. Der Wassergehalt der Gesamtmischung betrug 10,6%. Die Mischung wurde in einen Lebensmittelextruder mit Nut, der in drei verschiedenen Zonen beheizbar ist und eine kernprogressive Schnecke aufweist, eingebracht und extrudiert. Die Temperatur betrug in der ersten Zone 100 °C, in der zweiten und dritten Zone 170 °C. Das Kompressionsverhältnis betrug 1 :4. Man erhielt ein festes Snack mit einem Litergewicht von 300 g.

Beispiel 2

Beispiel 1 wurden wiederholt, jedoch betrug die Weizenkleiemenge 60% und die Menge des Säurecaseins 40%. Das Litergewicht des erhaltenen Produkts betrug 280 g.

Das Verfahren wurde wiederholt unter Verwendung von 50 bzw. 40 bzw. 30% Kleie mit entsprechend erhöhtem Anteil an Säurecasein. Die Litergewichte betrugen 270 g respektive 190 g respektive 130 g.

Wenn in den Beispielen 1 und 2 anstelle von Natriumcar-bonat Kaliumcarbonat verwendet wurde, ergaben sich analoge Produkte. In gleicher Weise als geeignet erwies sich eine Aufschlämmung von Bicarbonat in Wasser.

Beispiel 3 (Vergleich)

Beispiel 2 wurde wiederholt unter Verwendung von Maisgriess mit einem Wassergehalt von 16,0% anstelle des Caseins. Die Mischung war mit keinem der Mengenverhältnisse von Beispiel 2 extrudierbar. Erst bei einer Herabsetzung des Kleiegehalts auf unter 20% war eine zufriedenstellende Extrusion möglich.

Beispiel 4

Gleiche Gewichtsteile Weizenkleie und Kaliumcaseinat wurden gründlich vermischt und der Wassergehalt auf 16% eingestellt. Dann wurde extrudiert unter Verwendung des in Beispiel 1 beschriebenen Extruders. Die Temperatur der ersten Zone betrug 100 °C, in der zweiten und dritten Zone 120 °C. Das erhaltene Produkt besass ein Litergewicht von 590 g. Es hatte eine knackige spröde Struktur und einen Geschmack ähnlich wie Knäckebrot.

Das Verfahren wurde wiederholt unter Verwendung einer Temperatur von 150 °C in der zweiten und dritten Zone. Das Litergewicht betrug 310 g.

Eine weitere Wiederholung bei 190 C ergab ein Litergewicht von 270 g. Die Struktur- und Geschmackseigenschaften entsprachen denen des bei 120 °C erhaltenen Produkts.

5 Beispiel 5

Beispiel 4 wurde wiederholt unter Verwendung von 60 Gew.-% Kaliumcaseinat und 40 Gew.-% Weizenkleie in der Mischung. Die Ergebnisse bei verschiedenen Extrusionstem-peraturen entsprachen denen von Beispiel 4.

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Beispiel 6

Beispiel 5 wurde wiederholt, jedoch unter Verwendung von Natriumcaseinat anstelle von Kaliumcaseinat. Die Erls gebnisse waren ähnlich denen von Beispiel 5.

Beispiel 7

Beispiel 2 wurde wiederholt unter Verwendung unterschiedlicher Mengen Kartoffelfaser und Natriumcaseinat. 20 Bei dem Kartoffelfaserprodukt handelte es sich um ein Restprodukt der Stärkegewinnung aus Kartoffeln. Der Kartoffelfaseranteil wurde von 30 bis 70 Gew.-% variiert, die Temperaturen in Zone 2 und 3 wurden von 120 bis 180 °C variiert. In jedem Fall ergaben sich zufriedenstellende Produk-25 te. Die Litergewichte lagen zwischen 100 und 700 g/1.

Beispiel 8

Auf einem Lebensmittel-Extruder mit einer kernprogres-3o siven Schnecke (Kompressionsverhältnis 1:4) wurde bei 180 °C folgendes Produkt extrudiert:

Säure-Kasein mit einer Körnung 0,6 mm und einem Wassergehalt von 9,4% wurde im Verhältnis 1:1 mit einem Zellulosepulver, Typ EP 70 der Firma Celcommerz trocken 35 gemischt (Rohfasergehalt 98%).

Dieser Mischung wurden unter starker Turbulenz bezogen auf 1 kg 113 g einer 14,6%igen Kaliumcarbonat-lösung gleichmässig aufgesprüht.

Der Wassergehalt der Mischung betrug 16%. 40 Die Extrudierung erfolgte nach ca. 20stündigem Lagern dieser befeuchteten Mischung. Es resultierte ein hellgelbes Snack mit einem Litergewicht von 398 g. Der pH-Wert des Extrudats betrug 6,5.

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PATENTANSPRÜCHE

1. Ballaststoffreicher extrudierter Snack-Artikel, gekennzeichnet durch einen Gehalt von 10 bis 80% an ballaststoffreichen Materialien und 20 bis 90% eines unter Extrudierbe-dingungen plastifizierbaren Proteins.
2. Snack-Artikel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Rohfaseranteil ohne Einrechnung des plastifizierbaren Proteinanteils über 3% liegt.
3. Snack-Artikel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als ballaststoffreicher Stoff Kleie oder andere Restprodukte der Verarbeitung pflanzlicher Rohstoffe verwendet wird.
4. Snack-Artikel nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass Weizenkleie oder faserreiche Rückstände der Kartoffelverarbeitung verwendet werden.
5. Snack-Artikel nach Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das plastifizierbare Protein ein Milchprotein ist.
6. Snack-Artikel nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das plastifizierbare Protein auf der Basis von Ca-sein aufgebaut ist.
7. Verfahren zur Herstellung eines Snack-Artikels nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein an sich schwer extrudierbares ballaststoffreiches Produkt mit einem unter Extrudierbedingungen plastifizierbaren Protein und gegebenenfalls unter Zusatz von Wasser zu einer Mischung mit einem Wassergehalt zwischen 8 bis 25% vermischt und die erhaltene Mischung bei einer Temperatur von mindestens 100'C extrudiert wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Temperatur im Bereich von 120 bis 190 °C extrudiert wird.
9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine Mischung mit einem Wassergehalt von 10 bis 20% extrudiert wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass als plastifizierbares Protein ein aufgeschlossenes Protein verwendet wird.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass als aufgeschlossenes Protein ein Caseinat verwendet wird.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass als plastifizierbares Protein ein nichtaufgeschlossenes Protein in Mischung mit einem Aufschlussmittel verwendet wird.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass als aufschliessbares Protein Säurecasein, Labcasein, Copräzipitat oder/und Molkeprotein verwendet wird.
14. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass als Aufschlussmittel wenigstens eine Alkali-, Erdalkali- oder Ammoniumverbindung der Kohlensäure, Phosphorsäure oder Zitronensäure oder ein entsprechendes Hydroxid verwendet wird.
15. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass als Aufschlussmittel ein Salz einer komplexbildenden Säure oder/und eine Mischung einer komplexbildenden Säure mit alkalisch reagierenden Salzen verwendet wird.