DD296836A5

DD296836A5 - Verfahren zum herausloesen (entfernen) von sterinen und/oder lipoiden aus nahrungsmitteln

Info

Publication number: DD296836A5
Application number: DD90337031A
Authority: DD
Inventors: Corran N S Mclachlan; Owen J Catchpole; Ross S Nicol
Original assignee: Corran Norman Stuart Mclachlan,Nz
Priority date: 1989-02-22
Filing date: 1990-01-10
Publication date: 1991-12-19
Also published as: ZA913653B; NZ228085A; CA2005493A1; KR900002716A

Abstract

Ein Verfahren zum Entfernen von Sterol- und/oder Lipidkomponenten (z. B. Cholesterol und Fetten) aus lipidhaltigen Nahrungsmitteln (z. B. Fleisch) unter Verwendung von sub- oder superkritischen flieszenden Medien (z. B. CO2) beinhaltet die anfaengliche Verarbeitung des Nahrungsmittels zur Herstellung eines Feuchtigkeitszwischenproduktes, aus dem im wesentlichen alles "freie Wasser", nicht aber alles "gebundene Wasser" entfernt ist. Es koennen unterschiedliche Methoden der Feuchtigkeitsentfernung angewendet werden. Wenn mit dem Gefriertrocknen von Nahrungsmittelflocken gearbeitet wird, wird der Feuchtigkeitspegel vorzugsweise auf 30 bis 55% gesenkt. Das Feuchtigkeitszwischenprodukt wird mit superkritischem CO2 behandelt, um die Lipide daraus zu entfernen. Wahlweise kann das Cholesterol von der Fettkomponente durch Anwendung eines Adsorptionsmittels abgetrennt werden, welches selektiv das Cholesterol aus dem superkritischen CO2 entfernt. Das Erzeugnis kann mit Wasser und Fett rekonstituiert werden, um ein rekonstituiertes Fleischerzeugnis zu bilden, das fuer Hamburger geeignet ist.

Description

Charakteristik des bekannten Standes der Technik Einige Fleischsorten haben auf dem Markt nur begrenzte Akzeptanz auf Grund ihres strengen Geschmacks oder, in einigen Fällen, des unannehmbaren Geruchs in Verbindung mit dem Fleischfett gefunden. Lamm ist ein Beispiel dafür, das für viele Menschen unannehmbar ist und sich besonders in Asien nicht leicht vermarkten läßt. Besorgnis besteht auch über die Fett- und Cholesterolwerte in Nahrungsmitteln. Abgesehen von der Besorgnis über das Vorhandensein von gesättigten Fetten in unseren Nahrungsmitteln, ist es wahrscheinlich, daß in einigen Ländern Gesetze in Kraft gesetzt werden, welche die Angabe des Cholesterolgehalts zusammen mit anderen Ernährungswerten beim Verkauf der Nahrungsmittel verlangen. Die Cholesterolhauptquelle in Nahrungsmitteln ist lipidhaltige Nahrung, wie Fleisch, rotes oder weißes, Fisch und Molkereiprodukte. Innereien, wie Gehirn oder Nieren, haben einen hohen Cholesterol-, aber einen verhältnismäßig geringen Lipidgehalt. Von Interesse sind vor allem die Upidkomponenten, die als neutrale Lipide bekannt sind. Diese Klasse von Lipiden enthält Mono·, Di- und Triazylglyzeride, die zusammenfassend als Fett bekannt sind; freies und verestertes Cholesterol und andere Sterole; freie Fettsäuren, Fettalkohole und Wachsester. Von besonderem Interesse sind die Fett· und Cholesterolkomponenten. Diese Lipidkomponenten können auch den Geschmack der Nahrung beeinflussen, besonders wenn das Fett ranzig wird. Die Oxydation von Fen destabilisiert die Fettmoleküle, was zur Herausbildung eines unangenehmen Geschmacks führt. Menge und Typ des in der Nahrung vorhandenen Fetts sind zwei der einschränkenden Faktoren für die Lagerung von Fleisch. Fleisch mit

einem hohen Anteil an ungesättigten Fetten - Fisch, Geflügel, Schwein, Lamm und Kalb - kann nicht so lange wie Rind aufbewahrt werden. Einige Fleischsorten, z. B. Lamm, haben auf Grund ihres Fettgehalts einen unannehmbaren Geschmack.

Physiologisch akzeptable Hochdruckflüssigkeiten (insbesondere superkritische Flüssigkeiten) wurden als Lösungsmittel

eingesetzt, um Naturstoffe für Nahrungsmittel· und medizinische Anwendungen zu extrahieren. Die Extraktion mit einer

Hochdruckflüssigkeit wie Kohlendioxid bietet Vorteile gegenüber der herkömmlichen Lösungsmittelextraktion, besonders bei

der Anwendung auf Nahrungsmittel, da Kohlendioxid nicht giftig, nicht verunreinigend, nicht entzündbar ist und bakteriostatische Eigenschaften hat. Zu den geeigneten Hochdruckextraktionsflüssigkeiten gehören:

CO₂, N₂O, CF₃CI, CF₂CI₂, CH₂CF₂, SF_e, CHF₃, CHF₂CI, CF₃CI, CF₂CH₂, C₃F₈, Ethan, Ethylen oder deren Gemische und andere Gase,

gegen die vom gesundheitlichen Standpunkt keine Einwände bestehen und die in den Temperatur- und Druckbereichen, die für die Bearbeitung von Nahrungsmitteln geeignet sind, sub- oder superkritisch sind.

Flüssiges CO₂ und vor allem superkritisches CO₂ wurden zum Extrahieren von Koffein aus Kaffee und Geschmacksstoffen aus Tee, Zichorie, Fruchtessenzen, Kräutern und Gewürzen eingesetzt. Ziel der Erfindung

Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Verfahren zur Entfernung von Lipiden aus Nahrungsmitteln zu schaffen.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Nach einem Gesichtspunkt sieht die Erfindung eine Methode zur Entfernung von Sterolen und/oder Lipiden aus Nahrungsmitteln vor, einschließlich

(a) der Trocknung der Nahrung zur Entfernung allen oder im wesentlichen allen „freien Wassers", aber nicht allen „gebundenen Wassers", um ein Feuchtigkeitszwischenprodukt herzustellen, und

(b) der Entfernung einiger der Sterole und/oder Lipide daraus unter Anwendung eines physiologisch akzeptablen, sub- oder superkritischen Gases.

Durch die Verarbeitung eines Feuchtigkeitszwischenproduktes wie im Schritt (b) kann das resultierende Erzeugnis mit niedrigem Fettgehalt wie Fett und Wasser rekonstruiert werden, um ein geschmackverstärktes Erzeugnis zu ergeben, das auch einen niedrigen Cholesterolgehalt haben kann.

Nach einem anderen Gesichtspunkt sieht die Erfindung ein rekonstituiertes Fleischerzeugnis vor, das nach dem Verfahren der vorhergehenden Abschnitte erzeugt wurde.

So ermöglicht dieses Verfahren die Herstellung von rekonstituierten Fleischerzeugnissen, z. B. von Fleisch, das für Hamburger

geeignet ist. Es wurde festgestellt, daß das rekonstruierte Erzeugnis eine annehmbare Beschaffenheit und einen „verbesserten"

Geschmack hat. Vorzugsweise ist das physiologisch akzeptable, sub· oder superkritische Gas superkritisches CO₂. Oer Feuchtigkeitspegel wird auf weniger als 60% gesenkt, und es können viele verschiedene Methoden zur Feuchtigkeitsentfernung angewendet werden. Vorteilhaft ist es, das Nahrungsmittel auf einen Feuchtigkeitswert im Bereich von

25% bis 60% zu senken. Wenn das Gefriertrocknen von Nahrungsmittelflocken angewendet wird, wird der Feuchtigkeitspegel auf 30 bis 55% und vorzugsweise auf 30 bis 40% gesenkt.

Das zumindest teilweise getrocknete Nahrungsmittelerzeugnis mit niedrigem Lipidgehalt (und folglich niedrigem Cholesterolgehalt) kann in dieser Form gelagert oder transportiert werden, um Gewicht einzusparen. Normalerweise wird es auf

eine für den Konsumenten annehmbare Form rekonstituiert.

Wahlweise kann das Cholesterol von der Fettkomponente entfernt und ein Teil des cholesterolfreien Fetts wieder dem Proteinerzeugnis zugesetzt werden, bevor oder während das Nahrungsmittelerzeugnis rekonstituiert wird. Bei einem anderen Ausführungsbeispiel kann das rekonstituierte Fleisch aus teilweise bearbeitetem fetten Fleisch und aus

frischem Magerrindfleisch gemischt werden, um den natürlichen Fleischgeschmack zu erhalten. Auf diese Weise ist es möglich, beispielsweise etwa 80% des Cholesterol aus dem fetten Fleisch zu entfernen und esdann mit frischem, mageren Rindfleisch zu mischen, um eine Gesamtverringerung des Cholesterolgöhaltes von 50% zu erreichen.

Die vorstehenden Ausführungen geben eine allgemeine Beschreibung der vorliegenden Erfindung, deren eine bevorzugte Form

nun anhand eines Beispiels unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben wird, in denen

Abb. 1: ein Ablaufschema ist, das ein erstes Verfahren zur Entfernung der Lipidkomponenten aus Fleisch zeigt; Abb. 2; ein Ablaufschema ist, das ein zweites Verfahren zur Entfernung der Lipidkomponenten aus Fleisch ist, wobei die Option

besteht, das Cholesterol vom Fett zu trennen und einen Teil des cholesterolfreien Fettes dem Fleisch während der

Rekonstituierung wieder zuzusetzen; Abb. 3: eine grafische Darstellung ist, welche die dargestellten Ergebnisse von Versuchen zeigt, die zur Veranschaulichung des

Verhältnisses zwischen Feuchtigkeitsgehalt und prozentualer Entfernung des Fetts durchgeführt wurden; Abb.4: eine grafische Darstellung ist, welche die dargestellten Ergebnisse von Versuchen zeigt, die zur Veranschaulichung des

Verhältnisses zwischen Feuchtigkeitsgehalt und prozentualer Entfernung des Cholesterol* durchgeführt wurden; Abb. 5: ein Ablaufschema eines dritten Verfahrens für die Entfernung von Cholesterol aus Fleisch ist; Abb. 6: eine grafische Darstellung ist, welche das Verhältnis zwischen Extraktionstemperatur und Lipidentfernung

veranschaulicht; Abb. 7: eine grafische Darstellung ist, die das Verhältnis zwischen Extraktionsdruck und Lipidentfernung veranschaulicht.

Fleischerzeugnisse Die bevorzugten Verfahren werden unter Bezugnahme auf Fleischerzeugnisse und insbesondere die Schaffung eines Fleischfeuchtigkeitszwischenproduktes oder eines rekonstituierten Fleischerzeugnisses, das für Hamburger geeignet ist,

beschrieben.

Es wurde festgestellt, daß die Verringerung des Feuchtigkeitsgehaltes von Fleisch auf einen Wert, bei dem die „freie" Feuchtigkeit entfernt ist, dazu führt, daß superkritisches CO₂ in der Lage ist, in faktisch alle intramuskulären Lipide einzudringen

und diese und den größten Teil des Cholesterol zu entfernen.

Die veröffentlichten Daten für diesen Feuchtigkeitspegel werden unterschiedlich geschätzt und liegen zwischen 39 bis 40% und

26%, wobei die genaue Zahl sowohl mit dem Zuchttyp variiert als sich auch von Art zu Art unterscheidet, so daß beispielsweise

Geflügel eine andere Zahl als die Durchschnittszahl von Ring hat. Die Ergebnisse der Autoren sind vorteilhaft mit den oberen Zahlen vergleichbar. Unter diesen Bedingungen behält das extrahierte Fleisch, dem Fett wieder zugesetzt wurde, seine Textur oder Beschaffenheit

und hat im allgemeinen einen verbesserten Geschmack bei einer geringfügigen, annehmbaren Farbänderung und der

Wasserbindungsfähigkeit. Die Farbe kann man bei Vorhandensein von Sauerstoff wieder aufblühen lassen (d. h., wenn das CO₂

entfernt wurde).

Die Geschmacksprobe des rekonstituierten Fleischerzeugnisses zeigte, daß das Verfahren angewendet werden kann, um den

strengen Geschmack von „grasgefüttertem Rindvieh" in einen milderen Geschmack umzuwandeln, der dem von „korngefüttertem Rindvieh" oder in einigen Fällen dem Geschmack von Kalbsfleisch nahekommt. Das Verfahren kann auch dazu angewendet werden, den Geschmack von Hammelfleisch beispeilsweise so zu ändern, daß der für Menschen bestimmter ethnischer Gruppen widerliche Geschmack beseitigt oder modifiziert werden kann.

Es wurde festgestellt, daß der Kontakt mit superkritischem CO₂ unter diesen Bedingungen zu einer unerwarteten, drastischen Verringerung der Bakterien von 10⁴-10⁸ Einheiten/g auf nicht nachweisbare Werte führte. Fleisch, das so behandelt wurde,

behielt seine Farbe und Beschaffenheit über wenigstens vier Monate bei 5⁴C. Wenn es erforderlich ist, kann dieses bakterienfreie

Fett nach Abtrennung des Cholesterol und Ablagerung aus der superkritischen Substanz dem extrahierten Fleisch wieder

zugeführt oder aus diesem entfernt werden.

Cholesterol kann aus dem superkritischen fließenden Medium dadurch entfernt werden, daß das behaftete, superkritische

fließende Medium durch ein Bett aus einem geeigneten Adsorptionsmittel geführt wird. Es sind Adsorptionsmittel bekannt, die

Cholesterol selektiv aus Fett entfernen. Nach der vorliegenden Erfindung ist jedoch eine Klasse von Adsorptionsmitteln

vorgesehen, welche einen höheren Prozentsatz an Cholesterol herauslösen. Diese Adsorptionsmittel werden aus der Gruppe

ausgewählt, die aus Verbindungen von Alkalimetall, Erdalkalimetall und Übergangsmetallen (einschließlich Zink) und organischen Substanzen, z. B. Kohlehydraten, wie Beta-Zyklodextrin, besteht Bei Anwendung dieser Adsorptionsmittel kann der

Extraktionsprozeß als ein konstanter Druckrücklaufprozeß durchgeführt werden. Diese letztgenannte Option kann sich, vor allem aus ökonomischen Gründen, als vorteilhaft erweisen, da der Druck des Extraktionssystems auf 100 bis 150 Bar, vorzugsweise auf 120 bis 150 Bar, gesenkt werden kann. Unter diesen Bedingungen wird

der Grad der Extrakion von Lipiden im Verhältnis zu der von Cholesterol wesentlich verringert.

Die Verwendung des superkritischen Lösungsmittels ermöglicht bei diesem Modus den Austausch von einigen der Substanzen mit niedrigem Molekulargewicht, die bei der Zubereitung Gerüche verursachen, welche für bestimmte ethnische Gruppen widerlich sind, wie das bei Lamm- oder Hammelfleisch der Fall ist. Es können auch andere Geruchsveränderungen eingeführt werden, z. B. durch den Zusatz solcher Verbindungen zum Adsorptionsmaterial, die dann vor dem Kontakt mit dem Fleisch aus dem Dampf des superkritischen fließenden Mediums eluiert werden.

Wenn das erforderlich ist, kann der Fettwert des extrahierten Fleisches auf jeden gewünschten Zwischenwert durch eine Kombination der oben genannten Trennungsschritte gesenkt werden. Als abschließender Schritt kann erforderlichenfalls das restliche, im Fleisch und Fett vorhandene CO₂ durch Vakuumabstreifen oder Spülen mit einem inerten Gas, wie Stickstoff, entfernt werden.

Entfernung von Cholesterol und tierischem Fett Im japanischen Patent Nr. 59-135847 (für die QP Corp.) wird ein Verfahren für die Entfernung von Cholesterol aus Nahrungsmitteln beschrieben. Die Spezifikation besagt, daß das Nahrungsmittel auf 15% Wasser oder weniger, und

vorzugsweise auf 2-8%, getrocknet werden muß, um ein hohes Maß an Cholesterol entfernen zu können. Ein beanspruchter

Vorteil des Verfahrens besteht darin, daß ein wesentlich kleinerer Bereich von Fetten und Ölen als bei den herkömmlichen Lösungsmittelextraktionsprozessen entfernt wird. Es war daher überraschend, im Zusammenhang mit der vorliegenden Anmeldung festzustellen, daß Lipide faktisch vollständig

entfernt werden können, wenn der Feuchtigkeitspegel auf nur 30-40% gesenkt wird, und daß bis zu 80% des Cholesterol unter diesen Bedingungen aus magerem Fleisch entfernt werden konnte. Die tatsächliche Cholesterolextraktion wäre erheblich höher, wenn Fleisch mit höherem Fettgehalt verwendet wird. Es wurde außerdem festgestellt, daß der Feuchtigkeitspegel besondere

Bedeutung für die strukturellen Eigenschaften des Fleisches hat, wie unten beschrieben wird. Die ökonomische Bedeutung der oben genannten Entdeckung ist erheblich, da für die Senkung des Feuchtigkeitspegels auf

30-40% nur etwa ein Drittel bis zu etwa ein Fünftel der Zeit gebracht wird, die für die Senkung des Feuchtigkeitspegels auf 2 bis 8% in den gleichen Produkten gebraucht wird, wie das nach dem Verfahren von QP Corp. erforderlich ist. Das hat auch signifikante Auswirkungen auf die anderen Eigenschaften des Fleisches, wie unten ausgeführt wird.

Die schädlichen Auswirkungen des Gefriertrocknens von Fleisch sind gut dokumentiert: Freeze-drying and Advanced food technologies S.A. Goldblith, L. Rey und W.W. Rothmayr. Hsg., Academic Press New York, 1975, Kap. 18, Freeze-drying of sliced beef

(Gefriertrocknen von Rindfleischscheiben), von N.Bengtsson.

Bei den geringen Feuchtigkeitswerten, die nach dem QP-Corp.-Patent verlangt werden, hat das Trocknen folgende Auswirkungen:

1) Es treten Änderungen in der Proteinstruktur auf, und es kommt zu einer Verringerung der Wasserbindefähigkeit.

2) Bei der Lagerung tritt eine nichtenzymatische Bräunung auf.

3) An Fett-, Protein- und Fleischpigmenten tritt Oxydation auf.

Diese Veränderungen führen beim rehydrierten Erzeugnis zu einem Geschmack, der als „holzig* bezeichnet wird (Penny u.a., Jn. Sei. Fd. Agric. 1963, Bd. 14, S. 535), und das rehydrierte Erzeugnis ist im allgemeinen zäher und trockener, obwohl die relative Bedeutung dieser Wirkungen sowohl von der Methode der Rehydrierung als auch vom anschließenden Zubereitungsprozeß

abhängig ist. Weitere Einzelheiten zu den Problemen, die dem Gefriertrocknen von Fleisch eigen sind, werden ausgeführt in:

Processed Meats (Verarbeitetes Fleisch), 2. Aufl., AVI Publishing, Connecticut, A. M. Pearson und F.E. Tauben. Der Wassergehalt ist ein wesentlicher Faktor, der die Rate der Lipidoxidation beeinflußt. Ein sehr niedriger Wassergehalt in

fetthaltigen Nahrungsmitteln führt zu einer raschen Oxydation. Beispielsweise hatten Haferflocken, die bei 18O°C auf einen

Wassergehalt von 2,6% getrocknet worden waren, eine Lagerfähigkeit von weniger als 2 Wochen, während ähnliche Flocken mit

einem Wassergehalt von 10% über 8 Monate stabil waren. Es wurde nachgewiesen, daß die meisten Nahrungsmittel

Oxydationsraten aufweisen, die stark von der Wasseraktivität abhängig sind, wobei jedes System eine eigene charakteristische Mindestrate bei einer mittleren Wasseraktivität hat. Außerdem werden, wenn Nahrungsmittel (vor allem Fleisch) zu stark

getrocknet werden, die physischen Eigenschaften des rekonstituierten Nahrungsmittels beeinträchtigt

Es wurde festgestellt, daß eine Verringerung des Feuchtigkeitspegels auf einen Bereich von etwa 30%auf etwa 40% Feuchtigkeit

signifikante strukturelle Auswirkungen für Fleisch hat. In dem Beitrag

Influence of the degree of hydration on the thermal expansion of muscle tissue (Einfluß des Hydrationsgrades auf die Wärmeausdehnung von Muskelgewebe), Monday, M. J. und MiIe₁CA., Intern. Jn. of Food Sei. Tech. 1988,23,177, werden Daten

gegeben, aus denen hervorgeht, daß Fleisch einen kritischen Feuchtigkeitswert von 32-45% mit einem Mittelwert von 39% hat.

Bei Pegeln über diesem Wert ist jede Feuchtigkeit als .freies" Wasser vorhanden, während alles Wasser unter dieser Zahl an die Proteinstruktur „gebunden" ist. Andere Forscher, die mit sehr unterschiedlichen Methoden arbeiteten, haben einen kritischen Feuchtigkeitsgehalt von 25-26% ermittelt, wobei der tatsächliche Wert zwischen den Rindfleischtypen und zwischen den Tierarten schwankt. So wird behauptet, daß die Beseitigung der „freien" Feuchtigkeit bis auf etwa 30% bis etwa 40% oder darunter in einigen Fällen,

in Abhängigkeit vom Fleischtyp, das Eindringen und die Extraktion von lipidhaltigem Material sowie einer signifikanten Menge von Cholesterol ermöglicht.

Es wurde festgestellt, daß Fleisch, das bis zu diesem Wert entwässert wurde, seine ursprüngliche Beschaffenheit, seine Wasserbindefähigkeit und seine organoleptischen Eigenschaften behält, vorausgesetzt, daß die Dehydrierungs- und Extraktionstemperaturen bei 45⁰C oder darunter gehalten wurden. So schließt die vorliegende Anmeldung ein neuartiges Herangehen an die Extraktion auf der Grundlage der Verringerung des Feuchtigkeitsgehaltes ein, um «freies Wasser' aus der Innenstruktur des Fleisches zu entfernen. Gehalt an freiem Wasser

Der Gehalt des Fleisches an »freiem Wasser" und an „gebundenem Wasser" wird von Reiner Hamm in „Biochemistry of Meat Hydration" (Biochemie der Fleischhydratisierung) in Advances in Food Research, Bd. 10,1960, S. 356 und folgende, beschrieben.

Die relativen Anteile von „freiem Wasser" und „gebundenem Wasser" sind bei den Fleischtypen und bei den Tierarten unterschiedlich. Es wurde festgestellt, daß bei Senkung des Feuchtigkeitsgehaltes des Fleisches auf etwa 30% bis etwa 40% des Feuchtigkeitsgehaltes des Fleisches im wesentlichen alles „freie Wasser* entfernt wurde und, in Abhängigkeit vom Fleischtyp, ein geringer Prozentsatz des .gebundenen Wassers" entfernt sein kann. Der Prozentsatz an „freiem Wasser* oder „gebundenem Wasser" kann nach den Methoden bestimmt werden, die von Reiner Hamm auf den Seiten 364-367 von „Biochemistry of Meat Hydration" oder von Monday u.a. beschrieben wurden. Fachleute werden daraus erkennen, daß der Prozentsatz an „freiem Wasser" bei einem bestimmten Typ des zu verarbeitenden Fleisches leicht bestimmt werden kann, so daß die Menge der Wasserverringerung bestimmt werden kann, um die Herstellung eines Feuchtigkeitszwischenproduktes zu optimieren, das für die Entfernung von Cholesterol und/oder Fetten durch sub- oder superkritisches CO₂ geeignet ist. Wenn zu viel „gebundenes Wasser" aus dem Fleisch entfernt wird, wird die Struktur des Fleisches ungünstig beeinflußt, was wiederum die Aussichten für die Rekonstituierung des Feuchtigkeitszwischenproduktes zu einem schmackhaften Erzeugnis beeinträchtigt.

Bevorzugte Verfahren

Es werden drei Verarbeitungsschemata gezeigt, von denen das erste ein Erzeugnis mit niedrigem Fett- und Cholesterolgehalt (Abb. 1) ergibt, das zweite ein Erzeugnis mit niedrigem Fett· und Cholesterolgehalt (Abb. 1) ergibt das zweite ein Erzeugnis mit niedrigem Cholesterolgehalt, bei dem das Fett wieder zugesetzt wird (Abb. 3), und das dritte ein Erzeugnis mit niedrigem Cholesterolgehalt ergibt. Die Verfahrensschritte werden in numerischer Reihenfolge aufgeführt:

1. Fleischvorbereitung (einschließlich der Verringerung der Teilchengröße),

2. Entfernung von Feuchtigkeit,

3. Extraktion der Lipidkomponenten unter Verwendung eines sub· oder superkritischen fließenden Mediums,

4. A wahlweise Abtrennung des Fettes und des Cholesterol von dem sub- oder superkritischen fließenden Medium, 4. B wahlweise Abtrennung des Fetts vom Cholesterol,

4. C wahlweise Abtrennung des Cholesterol vom sub- oder superkritischen fließenden Medium durch Verwendung eines

selektiven Adsorptionsmittels,

5. wahlweiser Zusatz eines Teils des cholesterolfreien Fetts zu dem nun verarbeitetem Fleisch mit niedrigem Fettgehalt und

6. abschließende Rekonstituierung des Fleischerzeugnisses durch den Zusatz von Wasser und anderen Zusätzen. Diese Verfahrensweise werden unten ausführlicher beschrieben.

Verfahrensschritte Verfahren 1 (Abb. 1) - Erzeugnis mit niedrigem Cholesterol· und Fettgehalt

1. Verringerung der Teilchengröße

Eine Lieferung frisches, mageres Fleisch (das zurechtgeschnitten und entbeint sein kann) wird gehackt, durchgedreht, zu Scheiben oder Flocken geschnitten oder gewürfelt, um eine möglichst große Oberfläche zum Trocknen (Feuchtigkeitsentfernung) zu schaffen. Das geschieht vorzugsweise in einer inerten Atmosphäre, z. B. in Stickstoff. Sobald das Fleisch auf diese Weise vorbereitet wurde, wird es vorzugsweise ohne Sauerstoff (z. B. in Stickstoff oder in einem Gemisch aus Stickstoff und CO₂) auf entsprechende Weise zur Behandlung in der nächsten Phase gelagert.

Das Hacken, Durchdrehen, Scheiben- oder Flockenschneiden, Würfeln oder eine ähnliche Behandlung des Fleisches erfolgen vorzugsweise so, daß die Größe der hergestellten Fleischteilchen nicht zu gering ist und daß die exponierte Oberfläche, die so geschaffen wird, nicht durch einen Proteinfilm bedeckt ist, der durch seine Stärke die Wirksamkeit der folgenden Bearbeitungsschritte verringern kann.

Grundsätzlich tritt, wenn eine vorher nicht exponierte Fläche auf eine Weise aufgebrochen wird, wasserlösliches Protein (Myosin) an die Oberfläche aus. Der Proteinfilm ist „klebrig" und das unterstützt die erneute Bindung der Fleischteilchen sehr. Der Proteinfilm ist jedoch hydrophil und bildet eine wirksame Masseübertragungsbarriere für das Lösungsmittel (CO₂) und für Lipidstoffe, die hydrophob sind. Ein solcher Film wird unten unter Bezugnahme auf den Rekonstituierungsschritt 6 behandelt. Folglich wird die Verringerung der Teilchengröße vorzugsweise durch Hobeln oder Flockenschneiden von gefrorenem Fleisch durchgeführt.

2. Entfernung der Feuchtigkeit/Trocknen: Optionen Partielles Gefriertrocknen

Nach dem Schritt der Teilchenverkleinerung wird das Fleisch in dünnen, gleichmäßigen Lagen auf den Schalen eines Gefriertrockners ausgebreitet und dann in einer inerten Atmosphäre (z. B. Stickstoff) bei —10° bis -20 T gefroren. Das gefrorene Material kann dann teilweise gefriergetrocknet werden, vorzugsweise ohne Sauerstoff. Das kann zweckmäßigerweise in einer Kombination von Mikrowellen-/Gefriertrockner geschehen, wobei die Fleischflocken vorzugsweise auf einen Feuchtigkeitsgehalt von 30-55% getrocknet werden. Das gefriertrockene Material wird dann wieder gefroren, vorzugsweise in einer inerten Atmosphäre, um die Extraktion vorzubereiten.

B Feuchtigkeitsentfernung mit einer sub· oder superkritischen Flüssigkeit

Nach dem Schritt der Teilchenverkleinerung wird das Fleisch mit seinem ursprünglichen Feuchtigkeitsgehalt vorzugsweise in einer inerten Atmosphäre (z. B. Stickstoff) gefroren, bis es bereit zur Entfernung der Feuchtigkeit ist. Das sub- oder superkritischer fließende Medium (z. B. CO2) wird bei den Extraktionstemperaturen und -drücken eingesetzt, die unten im Schritt 3 genannt werden, um Wasser zu entfernen. Nachdem ein bestimmter Feuchtigkeitsgehalt erreicht ist, werden auch Fett und Cholesterol extrahiert. Das Fleisch sollte auf einen Bereich von 30 bis 55% getrocknet sein. Zu beachten ist auch, daß kleine Mengen an mitgeführten Substanzen, wie Ethanol, Propan-2-ol und andere Flüssigkeiten mit niedrigem Molekulargewicht, die als Nahrungsmittelzusätze annehmbar sind, in Mischung mit dem sub· oder superkritischen fließenden Medium eingesetzt werden können. Eine Entfernung der Feuchtigkeit unter Verwendung der oben genannten mitgeführten Substanzen als Lösungsmittel ist ebenfalls möglich.

C Entfernung der Feuchtigkeit unter Wärmeanwendung (Kochen) Nach dem Schritt der Teilchenverkleinerung kann das Fleisch durch Anwendung von Wärme unter verwendung einer

herkömmlichen Kochvorrichtung, z. B. eines Wärmeofens oder von Mikrowellen, teilweie getrocknet werden, auf jeden Fall aber vorzugsweise ohne Sauerstoff. In diesen Schritt einbezogen ist auch die Möglichkeit des mechanischen Auspressens nach dem

Kochen, wodurch der Feuchtigkeitspegel weiter verringert wird. Der Feuchtigkeitspegel sollte im Bereich von 45 bis 60% und

vorzugsweise im Bereich von 50 bis 55% liegen.

Bevorzugt wird von den vorhandenen Optionen das partielle Gefriertrocknen (Option A). Die Arbeit mit einer inerten Atmosphäre

ist dann vorzuziehen, wenn mit fettem Fleisch gearbeitet wird, weil dadurch die Bildung von Steroloxiden minimiert wird, die gesundheitsschädlich und nicht ohne weiteres in dem sub- oder superkritischen fließenden Medium nach Schritt 3 löslich sind.

3. Extraktionen: Optionen

Bei einem Hochdruckflüssigkeitsextraktionsprozeß sind Druck und Temperatur die bestimmenden Faktoren. Eine Substanz

befindet sich im superkritischen Zustand, wenn sie sich über ihrer kritischen Temperatur, Tc, und dem Druck, Pc, befindet. In diesem Fall kann sie bei jedem Druck in einer Flüssigkeit nicht weiter zusammengedrückt werden. Bei CO₂ gilt Tc = 31,3"C und

Pc — 72,8 Bar. Eine subkritische Flüssigkeit oder ein subkritisches fließendes Medium ist ein Medium mit einem über dem Gleichgewichtsdampfdruckliegenden Oruck, aber einer unter Tcliegenden Temperatur. Für Extraktionszwecke können sub-und

superkritische fließende Medien eingesetzt werden.

Geeignete Extraktionsdrücke: 50-400 Bar (vorzugsweise 200-250 Bar) Geeignete Extraktionstemperaturen: 30°-60°C (vorzugsweise 35X) Geeignete Extraktionsmedien: CO₂, NA CF₃CI, CF₂CI₂, SF₆, CHF₃, CHF₂CI, CF₃CI, C₃F₈, Ethan, Ethylen oder deren Gemische und

andere Gase, gegen die vom gesundheitlichen Standpunkt keine Einwände bestehen und die in den Temperatur- und

Druckbereichen, die für die Verarbeitung von Nahrungsmitteln geeigent sind, sub- oder superkritisch sind. Mitgeführte Substanzen, wie sie unter Schritt 2 genannt wurden, können ebenfalls in Verbindung mit dem Hochdruckmedium eingesetzt

werden. Außerdem kann der Feuchtigkeitsgehalt des fließenden Mediums modifiziert werden.

Von den verfügbaren Optionen liegen die bevorzugten Extraktionsdrücke im Bereich von 200 bis 300Bar, die Temperaturen im Bereich von 30° bis 50°C, und CO₂ wird als extrahierendes Mittel eingesetzt. Mit Temperaturen über 60°C sollte nicht gearbeitet

werden, um eine Denaturierung des Proteins zu vermeiden. CO₂ wurde als bevorzugtes Extraktionsmittel gewählt, weil es ein gutes Lösungsmittel ist, physiologisch inert ist, bakteriozide Eigenschaften und verhältnismäßig niedrige superkritische

Temperatur- und Druckanforderungen hat.

4. Trennung der Lipide von den sub- oder superkritischen fließenden Medien

Das fließende Hochdruckmedium, z. B. CO₂, ist nach dem Verlassen der Extraktionsstufe mit gelöstem Fett und Cholesterol beladen. In der Trennungsstufe werden diese Komponenten von dem fließenden Medium abgestreift, das dann zurückgeführt wird.

A Verringerung der Temperatur

Fett und Cholesterol können durch eine Senkung der Temperatur auf einen Wert abgestreift werden, bei dem die Löslichkeit verringert oder negierbar ist. Dieser Bereich liegt bei CO₂ von 20°C abwärts. Das fließende Medium verbleibt unter hohem Druck und kann rückgeführt werden.

B Verringerung des Drucks Fett und Cholesterol können vom fließenden Medium, z.B. CO₂, durch Verringerung des Drucks abgestreift werden. Das kann mit

einer Temperaturänderung kombiniert werden. Der Druck kann auf Luftdruck verringert werden, ohne Rückführung des

Lösungsmittels; oder er kann auf einen Bereich von 50 bis 100Bar gesenkt und das Medium zurückgeführt werden. Von den aufgeführten Optionen wird A bevorzugt, da bei dieser der Energiebedarf niedriger ist.

6. Rekonstituierung

In dieser Phase werden Wasser und andere Zusätze oder Füllstoffe, z. B. Pflanzenproteine, Magermilchpulver, Weizenmehl oder Weizengluten, Maisstärke, Sojakonzentrat, emulgiertes Fett (erforderlichenfalls einschließlich des von Cholesterol befreiten Fetts), die für die Bildung des geforderten Fleischerzeugnisses als erforderlich erachtet werden, dem Heisch wieder zugesetzt. Es

versteht sich von selbst, daß Art und Umfang der Zusätze vom Typ des geforderten Fleischerzeugnisses abhängig sind. Die

Rekonstituierung kann als Teil dieses Prozesses oder in einer gesonderten Anlage ausgeführt werden, wenn das Erzeugnis im

trockenen Zustand versandt wird.

Es versteht sich außerdem von selbst, daß die Rekonstituierung im allgemeinen durch mechanische Bearbeitung, z. B. durch Schlagen oder Kneten, der Fleischteilchen erreicht wird, und zu diesem Zeitpunkt ist es zulässig oder sogar wünschenswert, daß

sich ein klebriger Proteinfilm bildet, um die Teilchen aneinander zu binden. Dieser Proteinfilm oder dieses klebrige Exsudat werden behandelt in:

„Restructured Meat Products" (Restrukturierte Fleischerzeugnisse). A Review (Eine Übersicht), Smith, D. R., Food Tech, in Australia, 36(4), 1984,178-180.

„Binding of Meat Pieces; Influence of Some Processing Factors on Binding Strength and Cooking Losses" (Bindung von

Fleischstücken; Einfluß einiger Verarbeitungsfaktoren auf die Bindefestigkeit und die Kochverluste), MacFarlane, J. J., Turner, R. H., und Jones, P. N., J. Food Sei., 51(3), 1986,736-741.

„Restructured Red Meat Products in Review" (Restrukturierte Rotfleischerzeugnisse in der Übersicht), Seideman, S.C, und

Durland, P. R., J. Food Quality, 6,1983,81-101. Verfahren 2 (Abb. 2) - Erzeugnis mit niedrigem Cholesterolgehart Die Schritte 1 bis 3 und 6 sind mit dem Verfahren 1 identisch.

4. Abtrennung des Cholesterol vom Fett

Dafür kann jedes geeignete Verfahren angewendet werden, z. B. ein Lösungsmittel, wie η-Hexan oder Azeton, oder die partielle Fraktionierung im Hochdrucklösungsmittel.

5. Wiederzusatz des Fetts

In dieser Phase kann das Fett, das vom Cholesterol abgetrennt wurde, teilweise oder vollständig wieder auf oder in der Fleischstruktur abgelagert werden. Das geschieht zweckmäßigerweise durch Auflösen des Fetts (frei von Cholesterol) in dem fließenden Hochdruckmedium, so daß diese Phase in ihrer Wirkung die gleiche wie der Trennschritt 4, Verfahren 1, ist (d.h., die Umkehrung der Extraktionsstufe 3), mit der Ausnahme, daß die Ablagerung auf dem Fleisch, statt auf den Wänden des Trenngefäßes erfolgt.

Die bevorzugte Methode der erneuten Ablagerung des Fettes ist eine Verringerung der Temperatur, was die Rückführung des Hochdruckmediums ermöglicht.

Verfahren 3 (Abb. S) - Erzeugnis mit niedrigem Cholesterolgehalt Die Schritte 1 bis 3 und 6 sind mit dem Verfahren 1 identisch.

4 C Trennung des Cholesterols vom fließenden Hochdruckmedium

Das geschieht vorzugsweise dadurch, daß die Hochdruckflüssigkeit oder das fließende Hochdruckmedium, z.B. CO₂, durch eine dicht gefüllte Kolonne des Adsorptionsmaterials geführt wird, das vorzugsweise granuliert oder pelletiert ist, wobei die Teilchengröße so gewählt wird, daß eine gute Strömungsbahn durch die Kolonne gewährleistet wird, während gleichzeitig die wirksame Oberfläche des adsorbierenden Materials maximiert wird.

Man zieht es vor, daß die Kolonne mehrere Eintritts· und Austrittspunkte hat, so daß verschiedene Abschnitte des Bettes zu unterschiedlichen Zeiten zur Adsorption des Cholesterols genutzt werden können. Durch eine entsprechende Trennung der verschiedenen Abschnitte des Betts kann ein Abschnitt des Betts genutzt werden, während in einem anderen Abschnitt die Abstreifu ng des Cholesterols erfolgt.

Basische Metalloxide, wie auch deren Hydroxide, Karbonate, Sulfate und andere sauerstoffhaltige Verbindungen sind die bevorzugten Adsorptionsmaterialien. Von den natürlich vorkommenden Adsorptionsstoffen werden vor allem Kalziumkarbonat, Kalziumoxid, Magnesiumkarbonat, Magnesiumoxid und Magnesiumhydroxid bevorzugt, während zu den anderen geeigneten Adsorptionsmitteln (die aber nicht als Einschränkung genannt werden) die Oxide, Hydroxide, Karbonate, Sulfate, Karboxylate und andere sauerstoffhaltigen Verbindungen von Magnesium, Kalzium, Strontium, Barium, Cadmium, Kobalt, Mangan, Eisen, Nickel und Zink gehören. Vorzugsweise ist das Metall im Wertigkeitszustand M, wenn es auch in anderen Zuständen existieren kann. Verwendet werden können auch organische Adsorptionsmittel, wie die Kohlehydrate, z. B. Beta-Zyklodextrin. Sie können allein oder in Mischungen verwendet werden und werden vorzugsweise in ihrer natürlich vorkommenden Form eingesetzt. Komplexverbindungen, wie Minerale des Hydrotalzittyps, können ebenfalls eingesetzt werden.

Einige dieser Stoffe sind nicht für Erzeugnisse von Nahrungsmittelqualität geeignet, sie können folglich dann eingesetzt werden, wenn das resultierende Erzeugnis, beispielsweise sterolfreies Fett, nicht von Nahrungsmmittelqualität zu sein braucht. Die Wahl des Adsorptionsmaterials ist von der Konstruktion der Anlage, der Adsorptionsstärke des Materials und der Teilchengröße und Festigkeit des Materials abhängig. Bei einem Bett oder einer Kolonne ist es wichtig, eine Kanalbildung zu vermeiden, die es dem fließenden Hochdruckmedium ermöglicht, die Kolonne ohne Adsorption zu passieren. Wünschenswert ist es auch, die Aufspaltung des Materials in ein feines Pulver zu vermeiden, was sie gegenteilige Wirkung der Verstopfung der Kolonne zur Folge hätte. So können die Adsorptionsmittel in pelletierter oder granulierter Form oder als natürlich vorkommende Minerale oder eingebettet in geeignete Substrate, wie Glaskugeln oder Ringe, oder aufgebracht auf Substrate mit einer hohen spezifischen Oberfläche, wie aktiviertem Kohlenstoff oder aktiviertem Aluminiumoxid, eingesetzt werden. Es wurde festgestellt, daß die geeignetsten Stoffe die Oxide, Hydroxide, Karbonate, Sulfate und andere sauerstoffhaltigen Verbindungen von Metallen sind, die aus Alkalimetallen, Erdalkalimetallen, Übergangsmetallen und Zink ausgewählt werden. Das Adsorptionsmaterial kann in Begriffen seiner relativen Adsorptionsstärke ausgewählt werden. Es wurde festgestellt, daß bei einem gegebenen Anion Magnesium die stärkste Adsorption von Sterolen durch diese sauerstoffhaltigen Salze aufweist, und diese in der Reihenfolge Nickel, Cadmium, Kobalt, Zink, Kalzium, Strontium bis zu Barian abnimmt, das in dieser Gruppe die schwächste Adsorption aufweist

Als bevorzugtes Material mit unter hohem Druck stehenden Kohlendioxid wird Kalziumkarbonat eingesetzt. Es wurde festgestellt, daß bei der Verwendung von basischen Oxiden oder Hydroxiden mit superkritischem Kohlendioxid diese in der Adsorptionskolonne in das entsprechende Karbonat umgewandelt werden. Da Kaliumkarbonat ein träges, billiges und natürlich vorkommendes Mineral ist, ist es das bevorzugte Material für den Einsatz in diesem Cholesteroladsorptionsprozeß. Die Durchflußgeschwindigkeit des fließenden Hochdruckmediums und die Menge des im fließenden Medium gelösten Fett-Cholesterol-Gemischs werden vorzugsweise so gesteuert, daß im wesentlichen das gesamte Cholesterol selektiv auf dem Bett adsorbiert werden kann (bei einer minimalen Adsorption des Fetts, ausgenommen die Situation, in der eine kontrollierte Abtrennung der Triglyzeride erforderlich ist), so daß das fließende Hochdruckmedium, das das Bett verläßt, in den meisten Fällen im wesentlichen aus allem Fett bei vollständiger oder annähernd vollständiger Entfernung des vorhandenen Cholesterols besteht. Wenn das fließende Hochdruckmedium unter im wesentlichen konstanten Druck zum Fleisch zurückgeführt werden kann, wird in dem fließenden Medium ein Lipidgleichgewichtspegel erreicht, während das Cholesterol durch das Adsorptionsmittel aus dem fließenden Medium entfernt wird.

Als Alternative dazu kann ein Teil oder alles Fett durch eine Erhöhung der Temperatur auf einen Wert, bei dem die Solubilität des Fettes in dem fließenden Hochdruckmedium verringert wird oder negierbar ist, aus dem fließenden Hochdruckmedium abgestreift werden. Dieser Wert liegt um 10° bis 31 °C über der Extraktionstemperatur für CO₂. Das fließende Medium bleibt bei hohem Druck und wird zurückgeführt.

Zusatz von Fett zum Extrakt

Der Zusatz von Fett zu gefriergetrocknetem Fleisch zur Verhinderung des Bröckeins ist ebenso bekannt wie das allgemeine Mischen von Fett und Fleisch in einem beliebigen Verhältnis, um die Fettwerte anzuheben. Der vorliegende Prozeß hat folgende Vorteile, durch die er sich wesentlich vom einfachen Zusatz von Fett zu gefriergetrocknetem Fleisch unterscheidet.

Als Alternative zur Verringerung der Temperatur, um gleichzeitig Cholesterol und Fett aus dem superkritischen fließenden Medium zu entfernen, kann das Cholesterol allein aus dem superkritischen fließenden Medium durch Adsorption auf ein

geeignetes Adsorptionsmittel, z. 8. Kalziumkarbonat (wie das im Verfahren 3 beschrieben wurde) entfernt werden.

Ein solches Adsorptionsmittel sollte nicht gleichzeitig signifikante Lipidmengen adsorbieren. Dadurch entfällt die Notwendigkeit,

die Lipide erforderlichenfalls dem Fleisch nach der Extraktion wieder zuzusetzen.

Bei einem solchen Verfahren kann es vorteilhaft sein, den Extraktionsdruck auf 100 bis 150 Bar, vorzugsweise auf 120 bis 150 Bar,

zu senken. Bei diesem Druck sinkt das relative Ausmaß der Extraktion von Lipiden im Vergleich zu Cholesterol drastisch ab, während die Cholesterolextraktion immer noch ein angemessenes Maß aufweist.

Die bisher nicht offengelegten, hervorragenden bakteriologischen Eigenschaften von Fleisch, das einem solchen Extraktionsverfahren unterzogen wurde, bei dem die Entfernung der Feuchtigkeit mit der Extraktion durch superkritisches CO₂

kombiniert wurde, ergeben Fleisch und Fett, die im wesentlichen bakterienfrei sind. Gegenwärtig verlangen die USDA-

Bestimmungen, daß speziell Hamburger-Pasteten nur aus durchgedrehtem Rindfleisch, ohne Zusatz von zugesetztem Fett,

bestehen; folglich ist das Verfahren nach der Erfindung besonders für die Herstellung von Hamburger-Pasteten durch die

Fleischvorbereitung geeignet. Bakteriologische Eigenschaften des Fleisches

Es ist seit langem bekannt, daß CO₂ signifikante bakteriostatische und bakteriologische Eigenschaften besitzt. Schon 1933 berichteten Swearingen, J.S., und Lewis, I. M, im J. Bacteriol.26,201, daß CO₂ bei einem Druck von 25at und einer Kontaktzeit von 20 Minuten Abtotungsraten für E.coli zwischen 95 und 99% ergibt.

Der bakteriologische Wirkungsgrad von superkritischem CO₂ wurde jedoch noch nicht detailliert untersucht. Es wurde festgestellt, daß unter den Extraktionsbedingungen, die für eine maximale Lipid- und Cholesterolextraktion nach dieser Erfindung gewählt wurden, eine Bakterienverringerung von Werten 10⁴ bis 10⁶ Einheiten/g auf einen gegen Null gehenden Wert erreicht wurde. Das heißt, nach der Behandlung wurde kein Bakterienwachstum beobachtet. Das Fleischfeuchtigkeitszwischenprodukt mit niedrigem Cholesterolgehelt, das auf diese Weise behandelt wurde, behielt auch nach vier Monaten bei 5"C seine Farbe und Textur.

Ausführungsbeispiele In den folgenden Bespielen werden die Veränderungen bei Fett und Cholesterol auf einer nichtextrahierbaren Basis berechnet. Das nichtextrahierbare Material (Asche, Protein, komplexe Lipide) bleibt während eines Extraktionsdurchlaufs unverändert,

während sich die Werte für Fett, Cholesterol und Wasser ändern können.

Proben für den Fett-, Cholesterol- und Wassergehalt werden vor und nach der Extraktion auf Naßbasis gemessen. Die Umwandlung auf nichtextrahierbare Basis unter Einsatz der Ausgangszahlen (oder vor der Extraktion ermittelten Zahlen)

geschieht beispielsweise folgendermaßen:

% Fett, nichtextrahierbar = % Fett, Naßbasis

., _ % Fett, Naßbasis _ % Feuchtigkeit _ % Cholesterol 100 100 100

Die Experimente wurden auf der Grundlage eines Durchlaufs durchgeführt. Beispiel A Verwendung eines Schleppmittels- Siehe Tabelle A. Experimentelle Bedingungen: Fleischprobe - mageres Rumpsteak, Probengröße 15,01 g Durchlauf Nr. 153

Druck: 220 Bar

Temperatur: 45⁰C Schleppmittel: Propal-2-ol, bei 3,2 ml/min für 60 Minuten Durchlaufzeit: 80 Minuten CO₂-Einsatz: 4,60kg (60 Minuten) (Mit Schleppmittel)

1,63 kg (20 Minuten)

6,23 kg (total)

Propan-2-ol wurde als Schleppmittel kontinuierlich über 60 Minuten mit einem Gewichtsverhältnis von 0,032g/g zugeführt. Tabelle A

Durchlauf Nr. 153	% Feuchtigkeit Naßbasis	%Fett Naßbasis	Chol., mg/100g Naßbasis	%Fett Nichtextr. Basis	Chol.,mg/100g Nichtextr. Basis
Vor Nach Änderung	74,0 68,3	1,80 1,58	55,0 68,9	7,4 5,2 29,5%	241 209 13,3%

Beispiel B

siehe Tabelle B

Proben, von Huhn, tamm und Fisch wurden so extrahiert, wie sie geliefert wurde. Zwar wird auch bei diesen Erzeugnissen etwas Fett entfernt, wichtig ist aber die Entfernung eines Teils der Feuchtigkeit Durchlauf Nr. 142 ist Hühnerfleisch, während Durchlauf Nr. 140 eine Lammfleischprobe ist. Experimentelle Bedingungen:

Druck: 220 Bar

Temperatur: 45°C CO₂-Einsatz: 5,29kg bzw. 5,47kg Durchlaufzeit: 80 Minuten Tabelle B

Durchlauf	% Feuchtigkeit	%Fett	Chol., mg/100g	% Fett	Chol.,mg/100g
Nr. 142	Naßbasis	Naßbasis	Naßbasis	Nichtextr.	Nichtextr.
				Basis	Basis
(Huhn)
Vor	76,2	1,34	58,2	6,0	311
Nach	69,7	1.10	62,9	3,7	300
Änderung				37,2%	3,5%
Durchlauf
Nr. 140
(Lamm)
Vor	75,3	3,45	62,0	16,2	292
Nach	74,4	2,92	65,9	12,8	290
Änderung				20,6%	0,7%
Tabelle C
Durchlauf	% Feuchtigkeit	%Fett	Chol., mg/100g	%Fett	Chol.,mg/100g
Nr. 54,1	Naßbasis	Naßbasis	Naßbasis	Nichtextr.	Nichtextr.
				Basis	Basis
Ungekocht
Vor	63,9	18,18	62,9	101,5	351
Nach	64,0	16,03	65,5	80,2	328
Änderung				21,0%	6,6%
Durchlauf
Nr. 185
Gekocht
Vor	58,1	12,80	90,9	43,9	312
Nach	59,90	7,50	79,8	23,0	245
Änderung				47,6%	21,5%
Tabelle D
Durchlauf	% Feuchtigkeit	%Fett	Chol., mg/100g	% Fett	Chol.,mg/100g
Nr. 90,1	Naßbasis	Naßbasis	Naßbasis	Nichtextr.	Nichtextr.
				Basis	Basis
Vor	72,3	5,15	51,4	22,8	228
Nach	72,2	4,80	52,7	20,9	229
Änderung				8,6%	-0,6%
Durchlauf
Nr. 152
Vor	54,0	13,25	96,3	40,5	294
Nach	50,0	5,70	79,3	13,0	181
Änderung				67,9%	38,6%
Durchlauf
Nr.88,1
Vor	45,3	14,60	118,8	36,4	296
Nach	43,9	1,28	58,7	2,3	107
Änderung				93,6%	63,9%

Beispiel C

siehe Tabelle C

Es wurden Proben von Fleisch mit hohem Fettgehalt extrahiert. In diesem Beispiel wird ein Vergleich der Fett· und Cholesteroländerung bei Rindsgehacktem in der Eingangsform und Rindsgehacktem gegeben, das durch Mikrowellenbehandlung auf einen anfänglichen Wassergehalt von ca. 60% gebracht worden war. Durchlauf Nr. 54,1 ist eine ungekochte Probe von Rindsgehacktem. Durchlauf Nr. 185 ist eine teilweise (durch Mikrowelle) gekochte Probe von Rindsgehaektem. Experimentelle Bedingungen:

Druck: 220 Bar

Temperatur: 45,0⁰C COj-Einsatz: 4,56 kg bzw. 4,77 kg

Gesättigtes Siliziumdioxidgel wurde zum Befeuchten des fließenden Hochdruckmediums verwendet und zur Aufrechterhaltung des Feuchtigkeitspegels der verschiedenen Fleischproben über die Extraktionsdurchläufe.

Beispiel D

siehe Tabelle D

Die Entfernung von Cholesterol und Fett für Proben von magerem Fleisch mit unterschiedlichem Feuchtigkeitsgehalt wird in

grafischer Form und für drei Feuchtigkeitsgehalte in Tabellenform gegeben.

Durchlauf Nr. 90,1 ist eine nicht-gefriergetrocknete, magere Fleischprobe (Rumpsteak). Durchlauf Nr. 88,1 ist eine teilweise gefriergetrocknete, magere Fleischprobe (Rumpsteak). Durchlauf Nr. 152 ist eine teilweise gefriergetrocknete, magere Fleischprobe. Beispiel E

siehe Abbildungen 6 und 7

Diese Abbildungen zeigen den Einfluß von Temperatur und Druck auf die Entfernung von Lipiden und Sterolen aus einem Fleisch-Feuchtigkeitszwischenprodukt, das in Luft (nicht bei Fehlen von Sauerstoff, wie in den früheren Beispielen)

gefriergetrocknet wurde. Das Ausgangsmaterial war fein geschnittenes Fleisch von grasgefüttertem Rindvieh, welches mit einem Gerät URSCHEL COMITROL bei Vorhandensein von Trockeneisschnee gehackt wurde, um das Erzeugnis während des

Schneidens gefroren zu halten. Die Geschmacksprobe des rekonstituierten Fleischerzeugnisses ergab eine Geschmacksänderung vom „strengen" Geschmack

des „grasgefütterten Rindviehs" zum milderen Geschmack, der dem von ,korngefütterten Rindvieh" oder dem milden

Geschmack von Kalb nahekam. Das Erzeugnis hatte eine hellbraune Farbe, die der von Kaninchenfleisch nahekam, ließ man es

aber bei Vorhandensein von Sauerstoff „wieder aufblühen", nahm es eine mehr rote Farbe an.

Schlußfolgerungen

Die verschiedenen Durchläufe wurden in den grafischen Darstellungen der Abbildungen 3,4,6 und 7 veranschaulicht, und es ist offensichtlich, daß die Entfernung von Cholesterol und Fett erst kommerziell signifikant wird, wenn der Feuchtigkeitsgehalt des Nahrungsmittels unter 60% fällt, da dann das meiste „freie Wasser" aus dem Fleisch entfernt worden ist. Der Feuchtigkeitsgehalt desteilweise gefriergetrockneten Fleisches, dasin den Durchläufen 88,1 und 152 eingesetzt wurde, sinkt während der Extraktion mit superkritischem CO₂ im bevorzugten Bereich eines Feuchtigkeitsgehaltes von 30 bis 55%, während die Durchläufe 153,142, 140,54,1 und 90,1 zeigen, daß die prozentuale Änderung sowohl des Fett- als auch des Cholesterolgehaltes um so geringer ist, wenn der Feuchtigkeitspegel über 60% liegt. Durchlauf 185 liegt gerade unter diesem Grenzwert, und man kann feststellen, daß beim Kochen des Fleisches der Feuchtigkeitsgehalt allgemein zwischen 50% und 60% liegt.

Varianten

Obwohl die Beschreibung sich vorwiegend auf Rindfleischproben bezogen hat, ist es selbstverständlich, daß das Verfahren

angewendet werden kann, um das Aroma vieler Nahrungsmittel zu modifizieren und Lipide und/oder Sterole aus diesen zu entfernen. Versuche mit Fisch zeigen, daß das resultierende Erzeugnis dichter als das Original ist und seine Beschaffenheit während des Kochens beibehält, während ein Teil der unangenehmen „fischigen" Gerüche verschwindet. Bearbeitete

Nahrungsmittel, wie Hammel, können nach der Erfindung auch so behandelt werden, daß der Geruch modifiziert und der Fettgehalt verringert werden. Abschließend kann man erkennen, daß verschiedene Änderungen oder Modifikationen an den vorstehenden Prozessen

vorgenommen werden können, ohne vom Geist oder Rahmen der Erfindung abzuweichen, wie sie in den nachfolgenden

Ansprüchen formuliert wird.

Claims

1. Methode zur Entfernung von Sterolen und/oder Lipiden aus Nahrungsmittel, dadurch gekennzeichnet, daß sie die Schritte einschließt

(a) Trocknen des Nahrungsmittels zur Entfernung allen oder im wesentlichen allen „freien Wassers", aber nicht allen „gebundenen Wassers", um ein Feuchtigkeitszwischenprodukt herzustellen, und

(b) Entfernung einiger der Sterole und/oder Lipide aus diesem unter Anwendung eines sub- oder superkritischen, physiologisch akzeptablen Gases.

2. Methode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das sub- oder superkritische, physiologisch akzeptable Gas Kohlendioxid mit einem Druck im Bereich von 50 Bar bis 400 Bar und einerTemperatur im Bereich von 30⁰C bis 6O⁰C ist.

3. Methode nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Wassergehalt des Nahrungsmittels auf 25% bis 60% gesenkt wird.

4. Methode nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Wassergehalt des Nahrungsmittels während des Trocknungsprozesses auf 30% bis 40% gesenkt wird.

5. Methode nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Nahrungsmittel Fleisch von Fisch, Geflügel oder Säugetieren ist.

6. Methode nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Nahrungsmittel zum Trocknen und Extrahieren vorbereitet wird durch Vergrößerung der wirksamen Oberfläche durch Hacken, Durchdrehen, in Scheiben oder Flocken Schneiden, Würfeln oder ein ähnliches Verfahren, und das auf eine Weise, bei der die Bildung eines Proteinfilmes auf den exponierten Oberflächen des Nahrungsmittels minimiert wird.

7. Methode nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Nahrungsmittelerzeugnis nach der Entfernung von Lipiden durch den erneuten Zusatz von Wasser zum Feuchtigkeitszwischenprodukt rekonstituiert wird.

8. Methode nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Rekonstituierung des Nahrungsmittels auch wieder den Zusatz von Fett zum Feuchtigkeitszwischenprodukt vorsieht.

9. Methode nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Fett, welches dem Feuchtigkeitszwischenprodukt zugesetzt wird, im wesentlichen cholesterolfreies Fett ist, das aus dem Nahrungsmittel durch das sub- oder superkritische, physiologisch akzeptable Gas extrahiert wurde.

10. Methode nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Nahrungsmittel bei Fehlen von Sauerstoff getrocknet und das resultierende Feuchtigkeitszwischenprodukt bei Fehlen von Sauerstoff aufbewahrt werden, bevor die Lipide entfernt werden.

11. Methode nach Anspruch 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß Cholesterol selektiv aus dem sub- oder superkritischen, physiologisch akzeptablen Gas entfernt wird, wozu dieses über ein Adsorptionsmittel geführt wird.

12. Methode nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Adsorptionsmittel Cholesterol selektiv nur aus dem Gasstrom entfernt.

13. Methode nach Anspruch 11 und 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Adsorptionsmittel aus den sauerstoffhaltigen Verbindungen eines Alkalimetalls, Erdalkalimetalls, Übergangsmetalls und Zinks und organischen Materialien ausgewählt wird.

14. Methode nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Adsorptionsmittel aus den Oxiden, Hydroxiden, Karbonaten, Sulfaten und Karboxylaten von Magnesium, Kalzium, Nickel, Cadmium, Kobalt, Eisen und Zink ausgewählt wird.

15. Methode nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Adsorptionsmittel aus den Oxiden, Hydroxiden, Karbonaten, Sulfaten und Karboxylaten von Magnesium und Kalzium ausgewählt wird.

16. Methode nach den Ansprüchen 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Nahrungsmittel in einer Kombination von Mikrowellen-ZGefriertrockner, die ein inertes Gas enthält, getrocknet wird.

17. Methode zur Herstellung eines rekonstituierten Fleischerzeugnisses mit niedrigem Cholesterolgehalt, dadurch gekennzeichnet, daß es die Schritte einschließt:

(a) Trocknen des Nahrungsmittels, um alles oder im wesentlichen alles „freie Wasser", aber nicht alles „gebundene Wasser" zu entfernen, um ein Feuchtigkeitszwischenprodukt herzustellen,

(b) Entfernung wenigstens einiger der Sterole und/oder Lipide aus dem Feuchtigkeitszwischenprodukt unter Einsatz von sub- oder superkritischem

(c) Führen der CO₂-haltigen, gelösten Sterole und/oder Lipide über ein Adsorptionsmittel, um selektiv das Cholesterol aus dem CO₂ zu entfernen,

(d) Zusatz von Wasser und Fett, das im Cholesterolgehalt reduziert ist, zu dem Fleisch-Feuchtigkeitszwischenprodukt mit niedrigem Cholesterolgehalt, um ein rekonstituiertes Fleischerzeugnis mit niedrigem Cholesterolgehalt herzustellen.

18. Methode nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß das Fett, welches dem Fleisch im Schritt (d) zugesetzt wird, das Fett ist, welches im Gasstrom von Schritt (c) enthalten ist.

19. Methode nach Anspruch 17 und 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck des superkritischen CO₂ zwischen 100 Bar und 150Bar liegt.

20. Methode nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck zwischen 120Barund 150 Bar liegt.

21. Methode nach den Ansprüchen 17 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß das Adsorptionsmittel in eine Kolonne oder ein Bett gepackt ist.

22. Methode nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolonne oder das Bett mehrere Einlasse und Auslässe für den Gasstrom hat.

23. Methode nach Anspruch 17 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß das Adsorptionsmittel selektiv Cholesterol nur aus dem Gasstrom entfernt.

24. Methode nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß das Adsorptionsmittel aus sauerstoffhaltigen Verbindungen eines Alkalimetalls, Erdalkalimetalls, Übergangsmetalls, Zinks und organischen Materialien ausgewählt wird.

25. Methode nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß das Adsorptionsmittel aus den Oxiden, Hydroxiden, Karbonaten, Sulfaten und Karboxylaten von Magnesium, Kalzium, Nickel, Cadmium, Kobalt, Eisen und Zink ausgewählt wird.

26. Methode nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß das Adsorptionsmittel aus den Oxiden, Hydroxiden, Karbonaten, Sulfaten und Karboxylaten von Magnesium und Kalzium ausgewählt wird.

27. Nahrungsmittelerzeugnis, das nach Anspruch 1 hergestellt wurde.

28. Nahrungsmittelerzeugnis, das nach Anspruch 27 hergestellt wurde, dadurch gekennzeichnet, daß das Nahrungsmittelerzeugnis ein Nahrungsfeuchtigkeitszwischenprodukt ist.

29. Nahrungsmittelerzeugnis mit niedrigem Cholesterolgehalt, das nach Anspruch 17 hergestellt wurde.

30. Methode zur Herstellung eines rekonstituierten Fleischerzeugnisses, dadurch gekennzeichnet, daß es die Schritte einschließt

(a) Vergrößerung der wirksamen Oberfläche eines gefrorenen Nahrungsmittels durch Schneiden in Scheiben oder Flocken und anschließendes Trocknen des in Scheiben oder Flocken geschnittenen Nahrungsmittels, um alles oder im wesentlichen alles „freie Wasser", aber nicht alles „gebundene Wasser" zu entfernen und ein Feuchtigkeitszwischenprodukt herzustellen,

(b) Entfernung wenigstens einiger der Sterole und/oder Lipide aus dem Feuchtigkeitszwischenprodukt unter Einsatz von sub- und superkritischem CO₂,

(c) Zusatz von Wasser und Fett zu dem Fleisch-Feuchtigkeitszwischenprodukt aus Schritt (b), um ein rekonstituiertes Fleischerzeugnis herzustellen.

31. Methode zur Herstellung eines rekonstituierten Fleischerzeugnisses nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, daß das gefrorene Nahrungsmittel mageres Fleisch ist und das im Schritt (c) wieder zugesetzte Fett Talg des Fleisches ist.

32. Methode zur Modifizierung des Geschmacks von Nahrungsmitteln, dadurch gekennzeichnet, daß sie darin besteht, das Nahrungsmittel unter Einsatz eines sub· oder superkritischen, physiologisch akzeptablen Gases einem Verfahren zu unterziehen, um wenigstens einen Teil der Lipide und/oder Sterole aus dem Nahrungsmittel zu extrahieren, und die so extrahierten Lipide und/oder Sterole wahlweise zu modifizieren und dem Nahrungsmittel wieder zuzusetzen.

33. Methode nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, daß das Nahrungsmittel Fleisch ist.

34. Methode nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, daß das Nahrungsmittel Hammelfleisch ist.

35. Methode nach Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet, daß die extrahierten Lipide und/oder Sterole durch Entfernung der Verbindungen modifiziert werden, die bei der Zubereitung die unannehmbaren Gerüche verursachen.

36. Methode nach den Ansprüchen 32 bis 35, dadurch gekennzeichnet, daß das Gas superkritisches CO₂ ist.

37. Methode nach den Ansprüchen 32 bis 36, dadurch gekennzeichnet, daß der Feuchtigkeitsgehalt des sub- oder superkritischen Gases vor oder während des Extraktionsprozesses modifiziert wird.

Hierzu 7 Seiten Tabellen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Entfernung von Lipiden aus Nahrungsmitteln, und sie betrifft insbesondere die Herstellung von rekonstituierten Fleischerzeugnissen. Sie findet allgemein Anwendung bei der Entfernung von Sterolen und/ oder Upidkomponenten aus lipidhaltigen Nahrungsmitteln, wie Fleisch, Fisch, Geflügel und Wildbret und Molkereierzeugnissen, unter Anwendung von Hochdruckflüssigkeiten. Sie ist von Nutzen bei der Herstellung von Nahrungsmitteln mit niedrigem Cholesterol· oder niedrigem Fettgehalt.