DE102010053549A1

DE102010053549A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen eines geschäumten Fleisch- oder Fischprodukts

Info

Publication number: DE102010053549A1
Application number: DE102010053549A
Authority: DE
Inventors: Johannes P. Schlebusch
Original assignee: Mars Inc
Current assignee: Mars Inc
Priority date: 2010-12-06
Filing date: 2010-12-06
Publication date: 2012-06-06
Also published as: US20140314933A1; JP5948341B2; JP2014500023A; PL2648529T3; RU2562668C2; AU2011341104A1; EP3593640B1; EP3593640A1; EP2648529B1; AU2011341104B2; AU2017200519A1; RU2013130994A; WO2012076115A1; EP2648529A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines geschäumten Fleisch- oder Fischprodukts, mit den Schritten: Zuführen eines pumpfähigen Ausgangsmaterials, enthaltend zerkleinertes Fleisch oder Fisch und Knochen- oder Knorpelstücke, zu einer Dispergiervorrichtung, die eine Kammer mit einem darin angeordneten zylindrischen Rotor aufweist, der auf seinem Umfang mit einer Anzahl von Vertiefungen zur Kavitationserzeugung versehen ist, Zuführen eines Gases zu der Dispergiervorrichtung, Betreiben der Dispergiervorrichtung unter Kavitationserzeugung und Dispergierung des Ausgangsmaterials mit dem zugeführten Gas, wobei die durch die Kammer hindurchgeführt werden, und Erzeugen eines aufgeschäumten, Knochen- oder Knorpelstücke enthaltenden Fleisch- oder Fischprodukts, das sterilisiert sein kann.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen eines geschäumten Fleisch- oder Fischprodukts, sowie ein geschäumtes Fleisch- oder Fischprodukt.
Ein geschäumtes Fleischerzeugnis bietet im Vergleich zu herkömmlichen, kompakten Fleischerzeugnissen eine Reihe von Vorteilen, insbesondere im Bereich der Tiernahrungsmittel. Aufgrund der leichten, geschmeidigen Struktur ergibt sich bereits ein angenehmer Eindruck des Nahrungsmittels. Die Volumenzunahme bzw. die reduzierte Dichte eines schaumförmigen Fleischerzeugnisses führt auch zu einer Reduzierung der Kaloriendichte bzw. des spezifischen Kaloriengehalts innerhalb eines bestimmten Volumens, wodurch das Halten eines bestimmten Körpergewichts oder dessen Reduzierung erleichtert wird. Ferner ergibt sich ein verändertes Geschmackserlebnis bei der Nahrungsaufnahme sowie eine bessere Verdauung und außerdem im Falle bestimmter Tierarten, wie beispielsweise Katzen oder Hunden, die zu einer suboptimalen Flüssigkeitsaufnahme neigen, die Möglichkeit einer Verbesserung der Flüssigkeitsaufnahme zusammen mit der festen Nahrung.
Insbesondere bei der Herstellung von Tiernahrungserzeugnissen besteht das Problem, dass man einerseits bestrebt ist, auch kostengünstigere Bestandteile wie beispielsweise tierische Nebenprodukte als Ausgangsmaterial zu verwenden, wobei jedoch Knochen- oder Knorpelstückchen in Vorrichtungen, wie sie herkömmlicherweise zum Aufschäumen von Fleischmassen verwendet werden, zu Verstopfungen oder Beschädigungen und anderen Schwierigkeiten führen können.
Das Vorhandensein von Knochen- oder Knorpelstückchen und ggf. weiteren problematischen Bestandteilen in großtechnisch hergestellten Fleischemulsionen ist wohl auch der Grund dafür, dass sich bis zum heutigen Tage keine industriell homogen aufgeschäumten Fleischprodukte am Markt etabliert haben. Inder Patentliteratur (z. B. JP 2219562 A , US 6475551 B2 ) über das Aufschäumen von Fleischprodukten werden deshalb entweder nur Silent-Cutter, Bowlchopper oder die Druckaufgasung verwendet, weil diese Verfahren nicht übermäßig durch die genannten Bestandteile gestört werden. Die mit diesen Verfahren erzielte Schaumstruktur ist jedoch inhomogen und nicht stabil. Aus hochviskosen Flüssigkeiten können so keine feinen stabilen Schäume erzeugt werden.
Die genannten Verfahren verwenden deshalb nur entsehntes Fleisch ohne Knochen oder Knochenstücke oder reines Muskelgewebe (Magerfleisch). Rezepturen, die aus solchen hochpreisigen Materialien bestehen und keinerlei Knochen- oder Knorpestücke enthalten, werden dann mit Hilfe von konventionellen Rotor-Stator-Systemen (z. B. Hansa-Mixer, Mondo-Mix) auf geschäumt. Die konventionellen Aufschäumsysteme sind also nicht für das Aufschäumen von knorpel- oder knochenstückhaltigen Rezepturen geeignet, da sich durch das Ansammeln der Stücke um die Stifte (Finger) der Rotoren sowie um die Stifte (Finger) der Statoren bzw. zwischen den Stiften die Mischer zusetzen und festfahren. Weiterhin tritt aufgrund der stückigen Bestandteile ein erheblicher Verschleiß an den Rotor- und Statorelementen auf.
Aus der EP 1 289 638 B1 ist es bekannt, Flüssigkeiten mit Gasen durch gezielte Erzeugung von Kavitation zu dispergieren.
Die Erfindung hat sich daher zur Aufgabe gestellt, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen eines geschäumten Fleischproduktes zu schaffen, womit ohne weiteres auch solche Ausgangsmaterialien verarbeitet werden können, die die genannten Komponenten enthalten.
In verfahrensmäßiger Hinsicht wird diese Aufgabe erfindungsgemäß durch ein Verfahren zum Herstellen eines geschäumten Fleischprodukts gelöst, mit den Schritten: Zuführen eines pumpfähigen Ausgangsmaterials, enthaltend zerkleinertes Fleisch und Knochen- oder Knorpelstücke, zu einer Dispergiervorrichtung, die eine Kammer mit einem darin angeordneten zylindrischen Rotor aufweist, der auf seinem Umfang mit einer Anzahl von Vertiefungen zur Kavitationserzeugung versehen ist, Zuführen eines Gases zu der Dispergiervorrichtung, Betreiben der Dispergiervorrichtung unter Kavitationserzeugung und Dispergierung des zugeführten Gases, wobei die Knochen- oder Knorpelstücke insbesondere ohne Zerkleinerung durch die Kammer hindurchgeführt werden, und Erzeugen eines aufgeschäumten, Knochen- oder Knorpelstücke enthaltenden Fleischprodukts.
Damit fleischhaltige Schäume über eine angemessene Lagerzeit stabil bleiben, d. h. ihre Textur beibehalten, muss die Viskosität der flüssigen Phase möglichst hoch und die Gasblasen möglichst klein sein. Trennungsvorgänge, die durch Dichteunterschiede hervorgerufen werden, können so hinausgezögert werden. Für eine Langzeitstabilität muss die flüssige Phase des Schaumes in eine Festphase überführt werden. In der vorliegenden Erfindung wird das durch einen Erhitzungsschritt oder Sterilisation erzielt, bei dem die Proteine der Fleisch-, Fisch- sowie Schlachtnebenprodukte denaturiert und geliert werden. Die konventionellen Rotor/Stator-Aufschäumverfahren sind auch nur bedingt für das Aufschäumen von hochviskosen Medien geeignet, da durch die erforderlichen hohen Drehzahlen bei maximaler Anzahl von Stiften auf dem Rotor und dem Stator zur Überwindung der resultierenden kleinen Spaltabstände hohe Pumpendrücke erforderlich sind. Eine übermäßige Erwärmung des Produktes, verbunden mit einer thermischen Schädigung der Proteine, führt dann zu einer reduzierten Verfestigung der Proteine des Schaumes während der Sterilisation und hat einen weniger stabilen Schaum zur Folge. Auch können stabile Schäume mit niedrigen Dichten von 0,4 bis 0,6 g/ml mit diesen Prozessen nicht erzielt werden.
Bei einer als „Hansa-Mischer” bekannten Misch- und Aufschäumvorrichtung werden stiftbesetzte Rotor- und Statorelemente verwendet, wobei Rotor-Stifte z. B. einen quadratischen 6 × 6 mm Querschnitt aufweisen. Beispielsweise jeweils 1,5 mm vor und nach einem Stift ist der Abstand zu den Stator-Stiften. Niedrige Dichten erfordern hohe Drehzahlen bei maximaler möglicher Stiftanzahl. Stücke können bei größerem Stift-Abstand und niedriger Drehzahl durchgefahren werden, jedoch können so bei ausreichend hohen Viskositäten (erforderlich zur Stabilisierung des Schaumes) keine stabilen Schäume bei kleinen Gasblasengrößen erzielt werden. Der erfindungsgemäße Einsatz des Kavitations-Rotors ermöglicht die Aufschäumung von hochviskosen Rezepturen unter Erzielung von kleinen, homogen verteilten Gasblasen.
Die Viskositäten der erfindungsgemäßen Fleischemulsionen und der erzielten Schäume betragen mindestens 5000, 10000, 15000, 20000, 25000, 30000, 35000, 40000, 45000 oder 50000 cP bei 20°C, und beispielhaft 10000–40000 cP, bevorzugt 15000 bis 35000 cP, besonders 16000 bis 34000 cP, besonders 20000 cP bis 34000 cP. Messungen können mit einem Brookefield R + S Rheometer mit Spindel 6 bei 20 U/min bei Schaumtemperatur 20°C und Dichte ca. 0,5 g/ml erfolgen.
Die genannten stückigen Komponenten wie in Form von Knochen- oder Knorpelstücken oder -splittern, insbesondere enthaltend Kollagen der Typen I, II, V, VI, VIII, IX, X, XI, XXVII können im Ausgangsmaterial oder in dem geschäumten Fleischprodukt eine Länge oder einen Durchmesser (größte Abmessung) von mindestens 0,3 mm, 1 mm, 3 mm, 5 mm oder 10 mm haben, etwa im Bereich von 0,3 mm bis 20 mm, 0,3 mm bis 10 mm, 0,3 mm bis 6 mm, 0,3 mm bis 3 mm oder 0,3 mm bis 1,5 mm, und sie können in einem Anteil von mindestens 0,5 Gew.-%, 1 Gew.-%, 2 Gew.-%, 5 Gew.-%, 10 Gew.-%, 20 Gew.-% oder 25 Gew.-% im nicht sterilisierten Zustand, oder in einem Anteil von mindestens 0,1 Gew.-%, 0,2 Gew.-%, 0,5 Gew.-%, 1 Gew.-%, 2 Gew.-% oder 5 Gew.-% im sterilisierten Zustand vorliegen, jeweils bezogen auf Trockensubstanz, bevorzugt ermittelt durch Auswaschen über Sieb mit 0,3 mm Maschenweite.
Es kann vorgesehen sein, dass dem Ausgangsmaterial dosiert Zusatzstoffe wie Wasser, Fett, Öl, Salz, Emulgatoren, Gewürze, Gele, pflanzliche Bestandteile, Blätter oder Fasern, Gemüse, Getreide, Stärke, Hydrokolloide, Proteine, Mineralien, Farb- und Konservierungsstoffe in zerkleinerter oder unzerkleinerter Form zugeführt werden, insbesondere vor Eintritt in die Dispergiervorrichtung.
Es ist zweckmäßig, wenn nach einem Anlauf oder Wiederanlauf der Dispergiervorrichtung eine etwa einem ein bis 1,5 fachen freien Kammerinhalt der Dispergiervorrichtung entsprechende Menge an erzeugtem Fleischprodukt in das Ausgangsmaterial zurückgeführt wird.
Es ist vorteilhaft, wenn das Ausgangsmaterial vor dem Eintritt in die Dispergiervorrichtung auf eine Temperatur unter 45°C, bevorzugt unter 35°C, 25°C, 20°C, 17°C, 15°C, 12°C oder zwischen 2° und 8°C, insbesondere auf 5°C gebracht wird.
Es kann vorgesehen sein, dass die Dispergiervorrichtung so betrieben wird, dass sich eine Dichte des erzeugten Fleisch- oder Fischprodukts von 0,3 bis 0,95 g/ml, bevorzugt von 0,4 bis 0,8 g/ml und besonders bevorzugt von 0,45 bis 0,75 g/ml einstellt.
Es kann vorgesehen sein, dass das erzeugte Fleisch- oder Fischprodukt nach Austritt aus der Dispergiervorrichtung einer Dosiervorrichtung zugeführt und in Behältnisse gefüllt wird. Bei manchen Rezepturen kann vorgesehen sein, dass das erzeugte Fleisch- oder Fischprodukt nach dem Austritt aus der Dispergiervorrichtung, also bspw. während des Zuführens von der Dispergiervorrichtung bis zu einer Dosiereinrichtung, ununterbrochen unter Überdruck gefördert wird und somit einem Überdruck ausgesetzt ist, der in einem Bereich von 0,5 bis 6,0 bar, bevorzugt von 1,0 bis 5,0 bar und weiter bevorzugt von 2,0 bis 4,0 bar liegen kann. Andere (stabile) Rezepturen können bei Normaldruck oder leichtem Unterdruck (0,7 bar oder höher) abgefüllt werden.
Bevorzugt sieht die Erfindung vor, dass ein erster Teilstrom des erzeugten Fleisch- oder Fischprodukts nach dem Austritt aus der Dispergiervorrichtung mit einem Zusatzstoff, etwa einem Farbstoff, versetzt und durch eine statische Mischeinrichtung geführt wird. Der Teilstrom kann nach Austritt aus der statischen Mischeinrichtung mit einem zweiten Teilstrom des erzeugten Fleisch- oder Fischprodukts einem Mischkopf zugeführt werden, wobei unterschiedlich zusammengesetzte, etwa farblich unterschiedliche Teilstränge eines erzeugten Materialstroms gebildet werden können.
Es kann vorgesehen sein, dass als Gas Helium, Wasserstoff, Stickstoff, Luft, Sauerstoff, Argon, NH₃, N₂O, CO₂ oder eine beliebige Mischung aus einem oder mehreren dieser Gase verwendet wird.
Bevorzugt ist vorgesehen, dass etwa bei einer Unterbrechung des Abfüllvorgangs das erzeugte Fleisch- oder Fischprodukt während einer vorgegebenen Zeitspanne vom Ausgang der Dispergiervorrichtung über eine Kühleinrichtung zum Einlass der Dispergiervorrichtung im Kreis geführt wird. Dabei kann insbesondere vorgesehen sein, dass das Fleischprodukt gekühlt wird.
Bevorzugt wird das geschäumte Fleisch- oder Fischprodukt bei einer Temperatur zwischen 110°C und 130°C während einer Zeitdauer zwischen 10 und 60 Minuten sterilisiert. In dem sterilisierten Produkt wird bevorzugt eine mittlere Gasblasengröße von 0,1 bis 7 mm, bevorzugt von 0,15 bis 5 mm, weiter bevorzugt von 0,2 mm bis 3 mm und noch weiter bevorzugt von 0,3 bis 2 mm, etwa 0,5 bis 0,9 mm erzeugt.
Es kann vorgesehen sein, dass während des Betreibens der Dosiervorrichtung ein Pufferbehälter mit aufgeschäumtem Fleisch- oder Fischprodukt gefüllt wird, die Dosiervorrichtung nach Erreichen eines vorgegebenen Füllungsgrades des Pufferbehälters nicht weiter betrieben wird, aus dem Pufferbehälter aufgeschäumtes Fleisch- oder Fischprodukt zum Befüllen von Behältnissen entnommen wird und nach Erreichen eines vorgegebenen Entleerungsgrades des Pufferbehälters die Dosiervorrichtung erneut betrieben und der Pufferbehälter erneut bis Erreichen des vorgegebenen Füllungsgrades gefüllt wird.
Zweckmäßigerweise wird die Dichte des erzeugten Fleisch- oder Fischprodukts fortlaufend bestimmt und darauf basierend die Menge des zuzuführenden Gases bestimmt.
In vorrichtungsmäßiger Hinsicht wird die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe durch eine Vorrichtung zum Herstellen eines geschäumten Fleisch- oder Fischprodukts gelöst, mit einer Dispergiervorrichtung, die eine Kammer mit einem darin angeordneten zylindrischen Rotor aufweist, der auf seinem Umfang mit einer Anzahl von Vertiefungen zur Kavitationserzeugung versehen ist, mit einer mit einem Einlass der Dispergiervorrichtung verbundenen Zufuhrpumpe, wobei zwischen Zufuhrpumpe und Einlass eine Gaszufuhreinrichtung angeordnet ist, und mit einer Rückführleitung, die sich von einem Auslass der Dispergiervorrichtung zu dem Einlass erstreckt und in deren Verlauf eine Kühleinrichtung angeordnet ist.
Es kann vorgesehen sein, dass mit dem Auslass der Dispergiervorrichtung eine Dosiervorrichtung zum dosierten Abfüllen des geschäumten Fleisch- oder Fischprodukts in Behältnisse verbunden ist.
Stromab des Auslasses der Dispergiervorrichtung, bevorzugt zwischen dem Auslass der Dispergiervorrichtung und einem Abzweigpunkt, an dem die Rückführleitung abzweigt, kann eine Dichtebestimmungseinrichtung und/oder eine Druckmesseinrichtung und/oder eine Temperaturmesseinrichtung angeordnet sein.
Stromauf der Dispergiervorrichtung, bevorzugt zwischen der Zuführpumpe und dem Einlass der Dispergiervorrichtung, kann eine Dichtebestimmungseinrichtung und/oder eine Druckmesseinrichtung und/oder eine Temperaturmesseinrichtung angeordnet sein.
Zwischen dem Auslass der Dispergiervorrichtung und der Dosiervorrichtung können zwei Teilstromzweige gebildet sein, wobei ein erster Teilstromzweig mit einem ersten Einlass eines Mischkopfs verbunden ist und ein zweiter Teilstromzweig eine Einspeisung von Zusatzstoffen wie Farbstoffen und eine statische Mischeinrichtung enthält und mit einem zweiten Einlass des Mischkopfs verbunden ist.
Die statische Mischeinrichtung kann einen zentralen Kanal oder Durchlass und schräg stromab in diesen gerichtete Mischfinger aufweisen.
Die Erfindung bezieht sich weiterhin auf ein geschäumtes Fleisch- oder Fischprodukt, enthaltend zerkleinertes Fleisch oder Fisch und Knochen- oder Knorpelstücke. Bevorzugt weist das Fleisch- oder Fischprodukt im sterilisierten Zustand (10 bis 50 Minuten auf 110°C bis 130°C erhitzt) eine mittlere Gasblasengröße von 0,1 mm bis 7 mm, weiter bevorzugt von 0,2 bis 3 mm, noch weiter bevorzugt von 0,3 bis 2 mm und insbesondere 0,4 bis 0,9 mm auf. Hierbei ist bevorzugt vorgesehen, dass das sterilisierte Fleisch- oder Fischprodukt einen Gewichtsanteil an Knochen- oder Knorpelstücken mit einer Länge oder einem Durchmesser (größte Abmessung) von mehr als 0,3 mm, mehr als 1 mm, mehr als 3 mm, mehr als 5 mm oder mehr als 10 mm von 0,10 Gew.-% bis 25 Gew.-%, insbesondere 0,11 Gew.-% bis 10 Gew.-%, 0,12 Gew.-% bis 5 Gew.-% oder 0,13 Gew.-% bis 3 Gew.-% aufweist, bezogen auf Trockensubstanz und bevorzugt ermittelt durch Auswaschen über Sieb mit 0,3 mm Maschenweite.
Es kann vorgesehen sein, dass das Fleischprodukt unzerkleinerte Fleischstücke mit einer Größe von 3 bis 20 mm enthält.
Weiterhin kann das Fleischprodukt Zusatzstoffe wie Wasser, Fett, Öl, Salz, Emulgatoren, Gewürze, Gele, pflanzliche Bestandteile, Blätter oder Fasern, Gemüse, Getreide, Stärke, Hydrokolloide, Proteine, Mineralien, Farb- und Konservierungsstoffe in zerkleinerter oder unzerkleinerter Form enthalten.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen erläutert, wobei auf eine Zeichnung Bezug genommen ist, in der
1 ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zeigt,
2 eine Schnittansicht einer ersten Variante einer Dispergiervorrichtung zeigt,
3a eine Schnittansicht einer zweiten Variante einer Dispergiervorrichtung zeigt,
3b eine schematische Ansicht der zweiten Variante der Dispergiervorrichtung zeigt,
3c eine Querschnittsansicht der Dispergiervorrichtung nach 3b zeigt,
3d eine perspektivische Ansicht eines Rotors der Dispergiervorrichtung nach 3b zeigt,
4 Einzelheiten zur Gaszuführung zu der Dispergiervorrichtung zeigt,
5a–d eine statistisches Mischelement in mehreren Ansichten zeigen,
6 eine Summenverteilung der Gasblasengrößen in dem geschäumten, sterilisierten Fleisch- oder Fischprodukt zeigt, und
7 eine detaillierte Gasblasengrößenverteilung zeigt.
Anhand der beispielhaften Darstellung einer Vorrichtung zum Herstellen eines gasblasenhaltigen bzw. aufgeschäumten Fleisch- oder Fischprodukts nach 1 werden nachfolgend das Verfahren und die Vorrichtung nach der Erfindung erläutert.
Fleisch (und/oder Fisch), welches gemäß der Erfindung verarbeitet werden soll, wird in gekühltem oder gefrorenem Zustand einer Zerkleinerungsvorrichtung 2 zugeführt und darin auf eine Größe zerkleinert, die eine Verarbeitung zu einem aufgeschäumten Produkt ermöglicht. Eine Zerkleinerung auf eine Größe unter 3 mm, bevorzugt unter 1 mm, unter 0,5 mm oder unter 0,1 mm ist zweckmäßig. Dabei können Fleischfasern auf die genannten Maße zerkleinert werden. Da sich allerdings Sehnen, Bänder, verdrehte Bindegewebshäute und ähnliche Elemente aufgrund ihrer Struktur und Festigkeit nur schwierig zerkleinern lassen, können diese wenig zerkleinert oder unzerkleinert in dem ansonsten zerkleinerten Fleisch verbleiben.
Knochen- oder Knorpelstücke können mit einer Mindestlänge von 0,3 mm, 1 mm, 5 mm oder 10 mm in dem zerkleinerten Material enthalten sein.
Hierbei kann vorgesehen sein, dass zusätzlich zu dem ohnehin in dem zu verarbeitenden Fleisch oder Fisch enthaltenen Anteil an Knochen- oder Knorpelstücken noch ein zusätzlicher Anteil dieser Materialien hinzugefügt wird, der beispielsweise aus der Verarbeitung von Fleisch zu solchen Produkten stammt, bei denen ein Gehalt an Knochen- oder Knorpelstücken unerwünscht ist und diese ausgeschieden werden.
Ein Rezepturbeispiel für die Herstellung eines aufgeschäumten Fleisch- oder Fischprodukts wird nachfolgend erläutert. Ein Anteil an Fleisch- und tierischen Nebenerzeugnissen (insbesondere Geflügelleber, Geflügelmägen, Geflügelseparatorenfleisch, Geflügelhälse, Geflügelkarkassen, Schweinemägen, Schweine-Lungenflügel) beträgt ca. 45 bis 55 Gew.-%, insbesondere 52 Gew.-%. Wasser wird mit einem Anteil von ca. 30 bis 40 Gew.-%, insbesondere 36 Gew.-% hinzugefügt. Hinzu kommen noch Emulgatoren und Salze.
Eine erste Pumpe 4 fördert das zerkleinerte Fleisch zu einem Mischer 6, in dem bedarfsweise und rezepturabhängig Zusatzstoffe zudosiert und mit dem Fleisch gemischt werden, wie etwa Wasser, Fett, Öl, Salz, Eis, Emulgatoren, Gewürze, Gele oder auch pflanzliche Bestandteile wie Blätter, Fasern, Gemüse, Getreide Stärke, Hydrokolloide, Proteine, Mineralien, Farb- und Konservierungsstoffe in zerkleinerter oder unzerkleinerter Form.
Eine zweite Pumpe 12 fördert die Fleischzubereitung weiter zu einer Feinzerkleinerungseinrichtung 14, die gleichzeitig eine Emulgierstation bildet.
Nach Austritt aus dem Emulgierer 14 und ggf. einer weiteren Pumpe 12 wird ein Gas, mit dem die Fleischzubereitung aufzuschäumen ist, an einer Gaseinleitung 16 zugeführt. Hierfür kann grundsätzlich jegliches lebensmittelverträgliche Gas verwendet werden, wie beispielsweise Helium, Wasserstoff, Stickstoff, Sauerstoff, Argon, NH₃, N₂O, CO₂, Luft usw., wobei sich allerdings solche Gase besonders eignen, die sowohl inert sind, d. h. insbesondere sauerstofffrei, und die eine möglichst geringe Löslichkeit in Wasser bzw. der aufzuschäumenden Fleischzubereitung zeigen. Stickstoff weist eine deutlich niedrigere Löslichkeit als CO₂ auf und ist daher grundsätzlich vorzuziehen.
Eine Gaszuführanlage, hier beispielsweise eine Pressure-Swing-Adsorptionsanlage 18 (4), liefert unter Druck stehenden Stickstoff über ein Luftfilter, ein Druckminderventil 20, ein Durchflussmessgerät 22, ein Nadelventil 24, ein Absperrventil 26 und ein Rückschlagventil 28 an die Gaseinleitung 16, wo das Gas dosiert in die zerkleinerte und emulgierte Fleischzubereitung eintritt.
Das Gas-/Fleischgemisch wird einer Dispergiervorrichtung 30 in Form eines Shock-Wave-Reaktors zugeführt, in der das Gas in kleine Gasblasen dispergiert wird. Aufbau und Wirkungsweise der Dispergiervorrichtung 30 werden anhand von 2 und 3 erläutert.
2 zeigt eine erste und 3 in mehreren Ansichten eine zweite Ausführungsform der Dispergiervorrichtung 30 (Shock-Wave-Reaktor), die im Wesentlichen aus einer allseitig geschlossenen, zylindrischen Kammer 32 besteht, in der ein Rotor 34 um eine Drehachse 36 drehbar gelagert ist. Der Rotor 34 ist ebenfalls zylindrisch und weist einen allseitigen Abstand von Umfangs- und Stirnwänden der Kammer 32 auf, so dass der dadurch gebildete Zwischenraum (freies Kammervolumen) von der zu verarbeitenden Gas-/Fleischmischung gefüllt ist.
Auf dem Umfang des Rotors 34 sind eine Anzahl von radial ausgerichteten Bohrungen 40 angeordnet, die in an sich bekannter Weise zur Bildung von Kavitationsblasen führen, welche kollabieren und dadurch Stoß- oder Schockwellen (shock waves) erzeugen, die dann wiederum zu einer feinen Dispergierung des zugeführten Gases führen. Der Dispergiervorgang ist in 2 dadurch angedeutet, dass das zugeführte Gas in relativ großen Blasen 42 vorliegt, während das austretende Produkt fein dispergierte Gasblasen enthält, die in 2 lediglich angedeutet sind.
Die entstehenden Kavitationsblasen kollabieren überwiegend im Inneren der Bohrungen 40 und führen zu extrem großen Scherkräften sowie Druckwellen, die nicht nur zu einer besonders feinen Dispergierung des zugeführten Gases führen, sondern auch zu einer relativ gleichförmigen Größenverteilung oder geringen Streuung der Größenverteilung der entstehenden Gasblasen.
Bei Anlauf oder Wiederanlauf der Dispergiervorrichtung 30 wird nicht sogleich die gewünschte Produktqualität erreicht, sondern es muss erfahrungsgemäß etwa das 1 bis 2fache, bevorzugt das 1,5fache des freien Kammervolumens durch die Dispergiervorrichtung durchgesetzt werden, bevor ein stationärer Betriebszustand erreicht wird. Um zu vermeiden, dass das während einer derartigen Anlaufperiode erzeugte Material, welches nicht den Anforderungen entspricht, als Ausschuss ausgeschleust werden muss, ist eine Rückführleitung 44 und ggf. eine weitere Pumpe 12 vorgesehen, mit der das Material über die Dispergiervorrichtung 30 im Kreis geführt werden kann. Eine Kühleinrichtung 46 sorgt dafür, dass von der Dispergiervorrichtung 30 in das Produkt eingetragene Wärme abgeführt wird, da aufgrund des Gasblasengehalts eine Erwärmung des Produkts unerwünscht ist, und auch damit Emulgierfette überwiegend fest bleiben, Eine Temperatur unter 45°C, bevorzugt unter 35°C, 25°C, 20°C, 17°C, 15°C, 12°C oder zwischen 2°C und 8°C, insbesondere von 5°C, ist zweckmäßig. Während der Rückführung des Produktes wird weder Gas noch Fleischzubereitung zugeführt.
Aus der Dispergiervorrichtung 30 austretendes Material kann nicht nur im Rahmen eines Anlaufvorgangs im Kreis geführt werden, sondern bei Bedarf auch bei einer Verzögerung im Bereich der Abfüllung, damit die Dispergiervorrichtung in solchen Fällen nicht abgestellt werden muss. Insbesondere ist in einem solchen Fall eine Kühlung des im Kreis geführten Materials mit der Kühleinrichtung 46 zweckmäßig.
Ferner besteht die Möglichkeit, an beliebiger Stelle stromab der Dispergiervorrichtung 30 einen Pufferbehälter anzuordnen, beispielsweise nachgeordnet nach dem Mischkopf 82 oder unmittelbar vor dem Füllkopf 94, der die Aufnahme einer gewissen Menge des aufgeschäumten Fleisch- oder Fischprodukts ermöglicht, beispielsweise das 10, 20, 50 oder 100fache einer für einen Behälter vorgesehen Füllmenge, so dass eine entsprechende Anzahl von Behältern aus dem Pufferbehälter befüllt werden kann. Da ein Absperren der Dispergiervorrichtung ungünstig ist, lässt sich deren Durchsatz in der Regel nicht exakt auf den Mengenstrom einstellen, der im zeitlichen Mittel durch den Füllkopf 94 abgefüllt wird, so dass die Möglichkeit, die Dispergiervorrichtung 30 taktweise jeweils laufen zu lassen, bis der Pufferbehälter gefüllt ist, dann abzuschalten und erst wieder einzuschalten, wenn der Pufferbehälter bis auf einen einstellbaren Restwert geleert ist, beispielsweise 5% oder 10% seines Fassungsvermögens, eine vorteilhafte Alternative darstellt.
Stromab eines Auslasses 50 der Dispergiervorrichtung 30 sind zwei Verzweigungen 52, 53 angeordnet, wobei die erste Verzweigung 52 zu der Kühleinrichtung 46 führt und sich an die zweite Verzweigung 53 ein erster Teilstromzweig 54 und ein zweiter Teilstromzweig 56 anschließen. Der erste Teilstromzweig 54 kann mit einem Absperrventil geschlossen werden.
Im zweiten Teilstromzweig 56 ist zunächst ein Einlass 60 für Zusatzstoffe vorgesehen, mit dem in dem dargestellten Beispiel eine Farbstoffdosierpumpe 62 verbunden ist. Alternativ könnte an dieser Stelle jeder beliebige andere Zusatzstoff eingeleitet werden, bspw. Gemüse- oder Cerealienpaste, Gele, Aspik, Sauce, Milcherzeugnisse, Hydrokolloide, Stärke, Proteine, Mineralien, Farb- und Konservierungsstoffe und/oder es kann eine Fleisch- oder Fischemulsion oder eine Suspension, die Fleisch- oder Fischstückchen enthält, eindispergiert werden.
Auf den Einlass 60 folgt eine statische Mischeinheit 64, in der eine Reihe von statischen Mischelementen 66 angeordnet sind. 7 zeigt ein statisches Mischelement 66 in unterschiedlichen Ansichten, wobei das Mischelement im Wesentlichen aus einem zylindrischen Rohrstück mit radial und axial angestellten, nach innen ragenden Mischflächen 68 und einem dazwischen angeordneten Mischfinger 70 besteht.
Bei ausreichendem Durchsatz stellt sich eine gute Mischwirkung ein, so dass der zuvor eingeleitete Zusatzstoff mit dem aufgeschäumten Fleischerzeugnis vermischt wird. Bei geringerem Durchsatz stellt sich eine Dispergierwirkung ein. Aufgrund der schrägen, stromab weisenden Anstellung der Mischflächen und Mischfinger können sich faserförmige oder stückige Bestandteile, wie Knochen- oder Knorpelstückchen des aufgeschäumten Fleisch- oder Fischprodukts und eventuell enthaltene Sehnen, Bänder etc. problemlos durch die Mischelemente hindurchbewegen und nicht hängenbleiben. Vorzugsweise sind eine Anzahl von Mischelementen 66 hintereinander angeordnet, insbesondere jeweils um 90° zueinander versetzt, wie Positionierungsvorsprünge 72 und entsprechende, um 90° dazu versetzte Positionierungsausnehmungen 74 verdeutlichen, die an den jeweiligen axialen Enden eines Mischelements angeordnet sind und mit denen zwei benachbarte Mischelemente formschlüssig koppelbar sind. Der erste Teilstromzweig 54 ist mit einem ersten Einlass 80 eines Mischkopfs 82 verbunden, während der zweite Teilstromzweig 56 mit einem zweiten Einlass 84 des Mischkopfs 82 verbunden ist.
Im Betrieb kann vorgesehen sein, dass 50% bis 95%, etwa 85%, des aus der Dispergiervorrichtung 30 kommenden Materials durch den ersten Teilstromzweig 54 fließen, während der verbleibende Anteil durch den zweiten Teilstromzweig 56 und die statische Mischeinheit 64 fließt.
Ein als Dosiervorrichtung dienender Füllkopf 94 schließt sich an den Mischkopf 82 an. Hierbei ist vorgesehen, dass das aus der Dispergiervorrichtung 30 kommende Material über ein Gegendruckventil 95 und eine statische Mischeinheit 64 in den Füllkopf 94 eingeleitet wird. Die Anordnung eines Gegendruckventils hat den Vorteil, dass stromauf, also in der Dispergiervorrichtung 30, ein bestimmter Mindestdruck aufrecht erhalten werden kann, bspw. mindestens 1,5 bar oder ein Druck zwischen 2 und 2,5 bar. Mindestens ein Drucksensor 98 und ein Dichtemessgerät 97 sind vorgesehen, damit sichergestellt ist, dass bis hin zum Füllkopf 94 ein Überdruck von ca. 0,5 bis 6 bar, bevorzugt 1 bis 4 bar und weiter bevorzugt 1,5 bis 3 bar innerhalb des geförderten Materials herrscht. Dies ist deshalb von Bedeutung, da das aufgeschäumte Material aufgrund des Gasgehalts in bestimmten Fällen möglichst keinem Unterdruck ausgesetzt werden sollte, um die Gasblasenstruktur nicht zu beeinträchtigen.
Alternativ kann nach dem Mischkopf eine herkömmliche Abfüllvorrichtung installiert sein, mit einer Einsaug- und Ausstoßstation, an der vom Mischkopf kommendes Material ggf. dosiert eingesaugt und dosiert ausgestoßen wird.
Unter dem Füllkopf befindet sich eine Waage, mit deren Hilfe die Füllung eines bestimmten Behältnisses 102 überwacht und der Füllvorgang beendet wird. Nach dem Füllkopf ist eine Dosiereinrichtung 106 für stückige Zusatzstoffe angeordnet. Anschließend sind Verschließ-, Versiegelungs- und Sterilisationseinrichtungen vorgesehen.
Nachdem ein Teil des verfügbaren Füllvolumens des Behältnisses 102, bspw. 70% bis 90% davon, mit dem geschäumten Fleischprodukt gefüllt worden ist, kann der Rest des verfügbaren Füllvolumens, oder ein Teil davon, mit stückigen Zusatzstoffe wie Gemüse, Obst, Cerealien, Fleischstücken, Schlachtnebenprodukten, Fleischanalogen, Fischstückchen, Fischanaloge, Surimi, Eistückchen, Fruchtstücken, Nüssen oder Nussstücken gefüllt werden.
Die Erfindung eignet sich zur Realisierung unterschiedlicher Produktkonzepte, wie beispielsweise a) Fleisch- oder Fischschaum pur, b) Fleischschaum mit Gemüse- und/oder Cerealien-Einlagen, c) Fleischschaum mit einmarmorierten Gemüse- oder Cerealienpasten, deren Dichte ca. 1 g/ml beträgt, d) Fleischschaum mit eingemischten Fleischstücken, Schlachtnebenprodukten und/oder Fleischanalogen (chunks), e) Fleischschaum mit oben oder unten geschichteten Fleischstücken und/oder Fleischanalogen, f) Fleischschaum mit oben oder unten geschichteter Gel-/Aspik-Lage, die auch Fleischstücke, Fleischanaloge, Gemüsestücke oder Cerealien enthalten kann, g) Fleischschaum mit oben oder unten geschichteten Fleischstücken, Gemüsestücken oder Fleischanalogen, die in einer Sauce vorliegen, h) Fleischschaum, der Eistückchen eingemischt oder oben oder unten eingeschichtet enthält, möglicherweise in Sauce oder in Gel/Aspik, i) Fleischschaum, der Einzelfuttermittel eingemischt oder oben oder unten eingeschichtet enthält, evtl. in Sauce oder in Gel-/Aspik (einzelne Nahrungsmittel: Fleisch oder tierische Nebenerzeugnisse, Milch und Molkereierzeugnisse, Eier und Eierzeugnisse, Öle und Fette, Hefen, Fisch und Fischnebenprodukte, Getreide, Gemüse, pflanzliche Nebenerzeugnisse, pflanzliche Eiweißextrakte, Mineralstoffe, Zucker, Früchte, Nüsse, Saaten, Algen, Weich- und Krebstiere, Insekten, Bäckereierzeugnisse).
Eine Methode zum Nachweis von Bindegewebe in frischem Fleisch wurde in Anlehnung an Strange und Whiting (Strange E. D., Whiting, R. C., „Effects of added connective tissues on the sensory and mechanical properties of restructured beef steaks", Meat Science 27, (1990) S. 61–74) für den Nachweis von Knochen- oder Knorpelstücken auch in hitzebehandelten, geschäumten Fisch-/Fleischprodukten weiter entwickelt:
Materialien:

– 500 ml Messbecher
– 5% NaOH
– 15% H3PO4
– Sieb (Maschenweite: 0,3 mm)
– IKA Kolloidmühle (Radialspalt 0,398 mm, Umdrehungen 2500 l/min)
– Krups Handmixer mit Schneebesen (Stufe 1)
– Analysenwaage (Chemical Lab, ±0,0001 g)
– Trockenschrank
– Exsikkator
– Seitenstrahlverdichter (6 bar)
– Unterdruckfiltrationsanlage

Methode:

1. Sieb im Trockenschrank trocknen (1 h, 104°C), im Exsikkator 30 min abkühlen lassen und auswiegen
2. Von der Probe die Trockenmasse (TM in %) bestimmen
3. Probe (15 g, P) in Messbecher auswiegen und 100 ml 5% NaOH dazu geben
4. Probe mit Handmixer 30 s mixen
5. Suspension mit IKA Kolloidmühle zerkleinern. Um Rückstände zu vermeiden, IKA mit 300 ml 5% NaOH nachspülen.
6. Suspension 5 h stehen lassen
7. Sieb in Unterdruckfiltrationsanlage spannen und Suspension filtrieren
8. Mit ca. 500 ml Wasser nachspülen
9. Sieb erst mit ca. 400 ml 15% H₃PO₄ und dann mit ca. 500 ml Wasser erneut spülen
10. Sieb ca. 1 h bei 104°C im Trockenschrank trocknen (bis Gewichtskonstanz) und Auswiegen der Trockenmasse (R)
11. Im Exsikkator (30 min) abkühlen lassen und danach wiegen
12. Angabe der Ergebnisse: Anteil an Knochen- und Knorpelstückchen [> 0.30 mm; %] = (R)·100/((TM in %)·(P))

Anteile von so ermittelten Knochen- oder Knorpelstücken in geschäumten Produkten vor und nach Sterilisation: Tabelle 1

	Trockenmasse Knochen- und Bindegewebsanteil ermittelt durch Auswaschverfahren über 0.3 mm Sieb. Angaben in Gewichts-% der Trockenmasse des untersuchten geschäumten Endproduktes				Wiederfindungsrate Knochen- und Bindegewebsanteil, nach Sterilisation [%]
	vor Sterilisation		nach Sterilisation		nach Sterilisation
Geschäumtes Fleisch-/Fischprodukt	Mittelwert	95% Vertrauensinterval	Mittelwert	95% Vertrauensinterval	Mittelwert
Geschäumtes Fleisch-/Fischprodukt	[%]	+/– [%]	[%]	+/– [%]	[%]
mit Geflügelköpfen/-ständern	15,832	3,313	6,500	0,698	41,06
mit Geflügelhälsen	13,056	0,721	6,233	2,717	47,74
mit Geflügelkarkassen	15,636	3,386	4,525	0,923	28,94

Nach der Sterilisation werden regelmäßig geringere Werte ermittelt, weil ein Teil des Kollagens aus den Knochen- oder Knorpelstücken während der Sterilisation zu wasserlöslicher Gelatine abgebaut wird. Tabelle 2

	Trockenmasse Knochen- und Bindegewebsanteil ermittelt durch Auswaschverfahren über 0.3 mm Sieb. Angaben in Gewichts-% der Trockenmassedes untersuchten Endprorockenduktes				Wiederfindungsrate Knochen- und Bindegewebsanteil, nach Sterilisation [%]
	vor Sterilisation		nach Sterilisation		nach Sterilisation
	Mittelwert	95% Vertrauensinterval	Mittelwert	95% Vertrauensinterval	Mittelwert
	[%]	+/– [%]	[%]	+/– [%]	[%]
Geflügelköpfe/-ständer	21,297	1,830	6,816	1,112	32,00
Geflügelhälse	10,498	0,916	2,565	0,502	24,44
Geflügel-Karkassen	16,021	0,904	3,488	0,345	21,77

Tabelle 2 enthält Anteile und Wiederfindungsraten von Knochen- oder Knorpelstücken bei unterschiedlichen Fleischarten nach Zerkleinerung und Auswertung durch die beschriebene Analysenmethode (keine Aufschäumung).
Der hohe Anteil an größeren Komponenten (größer als 0.30 mm) vor der Aufschäumung verdeutlicht die Notwendigkeit, einen Prozess zu verwenden, der unabhängig von Fasern oder Stückchen hohe Viskositäten verarbeiten kann und eine feine Gasverteilung sicherstellt.
6 und 7 zeigen eine Summen- und eine detaillierte Gasblasengrößenverteilung.
Die Durchmesser der volumengleichen Gasblasen d_3,2 erstrecken sich im sterilisierten Schaum von ca. 20–2000 μm Durchmesser. Der Median lag bei ca. 0,73 mm Durchmesser.
Die Reynoldszahlen beim Einmischen oder Eindispergieren von anderen pumpfähigen Komponenten in den Schaum wurden im Bereich 0.0010 < Re < 0.0150 ermittelt.
Pumpfähige Komponente (Gemüsepaste): 0.0023 < Re < 0.0051.
Durchschnittliche Re-Nummer am Vermischungspunkt: 0.0140 < Re < 0.3000.

Die Schwankungen stammen von der Bildung der durchschnittlichen Geschwindigkeiten: Einmal wurde der Durchschnitt über die Masse und bei der zweiten Kalkulation über die Strömungsflächen gebildet. Rezeptur-Information (Übersicht der erläuterten Beispiele):

	Beispiel 1	Beispiel 2	Beispiel 3
	Geschäumtes, Knochen enthaltendes Fleischprodukt	Geschäumtes Knochen enthaltendes Fleischprodukt mit Fisch	Geschäumtes Knochen enthaltendes Fleischprodukt mit Fisch
Vitamin/mineral/nutrition mix:	1,80	2,00	2,70
Emulgatoren (einzeln oder in Kombination aus Futtermittelzusatzstoffverzeichnis)	1,00	1,00	1,00
Pflanzenfaserpulver (SBP, Cellulose)	3,00	1,30	3,00
Hydrokolloid, CMC	0,20	0,20	0,30
Schweineblut-Plasma Pulver	2,00	1,50	2,00
Putenseparatorenfleisch	5,00	5,00	4,00
Hühnermägen	6,00	6,00	6,00
Geflügelköpfe und -ständer	12,00
Geflügelhälse		12,00
Geflügelkarkassen			11,00
Hühnerleber	14,00	13,00	13,00
Schweinelungenflügel	15,00	13,00	12,00
Forelle-Nebenprodukte			6,00
Lachs-Nebenprodukte		7,00
Wasser	40,00	38,00	39,00

Total:	100,00	100,00	100,00

Beispiel 1: Geschäumtes Fleischprodukt (Batchgröße 80 kg)

Vitamin/Minera/Nutrition mix:	1,80%
Emulgatoren (einzelne oder eine Kombination von Stoffen gemäß dem Verzeichnis von Emulgatoren für Futtermittel aus „Community Register of Feed Additives pursuant to Regulation (EC) No 1831/2003, Appendixes 3 & 4, Annex: List of additives (Status: Released 21 May 2010)”)
	1,00%
Pflanzenfaserpulver (SBP, Cellulose)	3,00%
Hydrokolloid	0,20% (z. B. CMC Carboxy-Methyl-Cellulose oder einzelne oder eine Kombination von Stoffen aus dem Verzeichnis von für Futtermittel aus ”Community Register of Feed Additives pursuant to Regulation (EC) No 1831/2003, Appendixes 3 & 4, Annex: List of additives (Status: Released 21 May 2010)”)
Schweineblut-Plasma Pulver	2,00%
Putenseparatorenfleisch	5,00%
Hühnermägen	6,00%
Geflügelköpfe und -ständer	12,00%
Hühnerleber	14,00%
Schweinelungenflügel	15,00%
Wasser	40,00%

Prozess-Informationen:
Alles Fleisch ist gefroren (–18°C) und auf ca. 20 × 20 mm zerkleinert.
In einem Paddelmischer:

1. Step: Fleisch mit Mineralstoffen 3 Minuten mischen.
2. Step: Hälfte vom Wasser (30°C) dazugeben und weitere 2 Minuten mischen.
3. Step: Restliche Trockensubstanzen dazugeben, jeweils 1 Minute in jede Richtung drehen lassen.
4. Step: Emulgator und den Rest Wasser dazugeben.

Vor Entleeren ca. eine Minute auf entleeren mischen lassen. Mixzeit gesamt ca 10 min.
Der Fleischmix hat nun eine Temperatur von ca. +2°C und wird in einer Emulgiervorrichtung durch eine Messer-Lochscheiben-Kombination von 1,5 mm emulgiert. Der Mix hat nun eine Temperatur von ca. 5°C.
Die Mischung wird dann mit einem Massenstrom von 2.2 kg/min unter Zugabe von 2.2 l Stickstoff oder Pressluft durch einen Shockwave-Reaktor (Fa. HydroDynamics, Rome, Georgia, US) gefördert. Die Drehzahl des Rotors beträgt 1800 RPM. Der Rotor hat einen Durchmesser von 304,8 mm und eine Breite von 50,75 mm. Auf dem Umfang sind 2 parallele Lochreihen mit jeweils 30 Löchern angebracht. Die einzelnen Löcher haben einen Durchmesser von 18,8 mm und eine Tiefe von 50 mm. Das Volumen eines Bohrloches beträgt 13,5 ml.
Der Abstand des Rotorumfangs zum feststehenden Gehäuse beträgt ¼'' = 6,4 mm.
Die Temperatur des so erhaltenen Schaumes beträgt 32,0°C. Bei dieser Temperatur kann der Schaum direkt gravimetrisch, volumetrisch oder druckgesteuert abgefüllt werden. Die Dichte des erzeugten Schaums liegt bei 0,5 kg/l.

Nach Abfüllen des Schaumes in einen geeigneten Behälter (Dose, Schale, Pouch), Verschliessen desselben und thermischer Sterilisation (T > 110°C) liegt ein stabiles Produkt vor (Vollkonserve), das mindestens 2 Jahre lang bei Raumtemperatur gelagert werden kann. Das stabile Schaumprodukt zeichnet sich aus durch eine homogene Verteilung der Gasblasen, eine feucht glänzende, feste Schaumtextur sowie eine hohe Akzeptanz bei Heimtieren. Beispiel 2: Geschäumtes Fleischprodukt mit Fisch (Batchgröße 80 kg)

Vitamin/Mineral/Nutrition mix:	2,00%
Emulgatoren (einzelne oder eine Kombination von Stoffen gemäß dem Verzeichnis von Emulgatoren für Futtermittel aus „Community Register of Feed Additives pursuant to Regulation (EC) No 1831/2003, Appendixes 3 & 4, Annex: List of additives (Status: Released 21 May 2010)”)
	1,00%
Pflanzenfaserpulver (SBP, Cellulose)	1,30%
Hydrokolloid	0,20% (wie in Beispiel 1)
Schweineblut-Plasma Pulver	1,50%
Putenseparatorenfleisch	5,00%
Hühnermägen	6,00%
Geflügelhälse	12,00%
Hühnerleber	13,00%
Schweinelungenflügel	13,00%
Lachs-Nebenprodukte	7,00%
Wasser	38,00%

Prozess-Informationen:
Alle Fleisch- und Fischmaterialien sind gefroren (–18°C) und auf ca. 20 × 20 mm zerkleinert.
In einem Paddelmischer:

Vor Entleeren ca. eine Minute auf Entleeren mischen lassen. Mixzeit gesamt ca. 10 min.
Die Fleisch-Fischmischung hat nun eine Temperatur von ca. +2°C und wird in einer Emulgiervorrichtung durch eine Messer-Lochscheiben-Kombination von 1,5 mm emulgiert. Der Mix hat nun eine Temperatur von ca. 5°C.
Die Mischung wird dann mit einem Massenstrom von 2.0 kg/min unter Zugabe von 2.0 l Stickstoff oder Pressluft durch einen Shockwave-Reaktor (Fa. HydroDynamics, Rome, Georgia, US) gefördert. Die Drehzahl des Rotors beträgt 2200 RPM. Der Rotor hat einen Durchmesser von 266 mm und eine Breite von 50,75 mm. Auf dem Umfang sind 2 parallele Lochreihen mit jeweils 24 Löchern angebracht. Die einzelnen Löcher haben einen Durchmesser von 18,8 mm und eine Bohrtiefe von 50 mm. Das Volumen eines Bohrloches beträgt 13,5 ml.
Der Abstand des Rotorumfangs zum feststehenden Gehäuse beträgt ¼'' = 6,4 mm.
Die Temperatur des so erhaltenen Schaumes beträgt 31,0°C. Bei dieser Temperatur kann der Schaum direkt gravimetrisch, volumetrisch oder druckgesteuert abgefüllt werden. Die Dichte des erzeugten Schaums liegt bei 0,5 kg/l.

Nach Abfüllen des Schaumes in einen geeigneten Behälter (Dose, Schale, Pouch), Verschliessen desselben und thermischer Sterilisation (T > 110°C) liegt ein stabiles Produkt vor (Vollkonserve), das mindestens 2 Jahre lang bei Raumtemperatur gelagert werden kann. Das stabile Schaumprodukt zeichnet sich aus durch eine homogene Verteilung der Gasblasen, eine feucht glänzende, stabile Schaumtextur sowie eine hohe Akzeptanz bei Heimtieren. Beispiel 3: Geschäumtes Fleischprodukt mit Fisch (Batchgröße 80 kg)

Vitamin/Mineral/Nutrition mix:	2,70%
Emulgatoren (einzelne oder eine Kombination von Stoffen gemäß dem Verzeichnis von Emulgatoren für Futtermittel aus „Community Register of Feed Additives pursuant to Regulation (EC) No 1831/2003, Appendixes 3 & 4, Annex: List of additives (Status: Released 21 May 2010)”)
	1,00%
Pflanzenfaserpulver (SBP, Cellulose)	3,00%
Hydrokolloid	0,30% (wie in Beispiel 1)
Schweineblut-Plasma Pulver	2,00%
Putenseparatorenfleisch	4,00%
Hühnermägen	6,00%
Geflügelkarkassen	11,00%
Hühnerleber	13,00%
Schweinelungenflügel	12,00%
Forelle-Nebenprodukte	6,00%
Wasser	39,00%

Vor Entleeren ca. eine Minute auf Entleeren mischen lassen. Mixzeit gesamt ca. 10 min.
Die Fleisch-Fischmischung hat nun eine Temperatur von ca. +2°C und wird in einer Emulgiervorrichtung durch eine Messer-Lochscheiben-Kombination von 1,5 mm emulgiert. Der Mix hat nun eine Temperatur von ca. 5°C.
Die Mischung wird dann mit einem Massenstrom von 2.0 kg/min unter Zugabe von 2.0 l Stickstoff oder Pressluft durch einen Shockwave-Reaktor (Fa. HydroDynamics, Rome, Georgia, US) gefördert. Die Drehzahl des Rotors beträgt 1500 RPM. Der Rotor hat einen Durchmesser von 203 mm und eine Breite von 50,75 mm. Auf dem Umfang sind 2 parallele Lochreihen mit jeweils 18 Löchern angebracht. Die einzelnen Löcher haben einen Durchmesser von 18,8 mm und eine Bohrtiefe von 50 mm. Das Volumen eines Bohrloches beträgt 13,5 ml.
Der Abstand des Rotorumfangs zum feststehenden Gehäuse beträgt 1'' = 25,4 mm.
Die Temperatur des so erhaltenen Schaumes beträgt 21,0°C. Bei dieser Temperatur kann der Schaum direkt gravimetrisch, volumetrisch oder druckgesteuert abgefüllt werden. Die Dichte des erzeugten Schaums liegt bei 0,5 kg/l.
Nach Abfüllen des Schaumes in einen geeigneten Behälter (Dose, Schale, Pouch), Verschliessen desselben und thermischer Sterilisation (T > 110°C) liegt ein stabiles Produkt vor (Vollkonserve), das mindestens 2 Jahre lang bei Raumtemperatur gelagert werden kann. Das stabile Schaumprodukt zeichnet sich aus durch eine homogene Verteilung der Gasblasen, eine feucht glänzende, stabile Schaumtextur sowie eine hohe Akzeptanz bei Heimtieren.
Möglich ist die Verwendung der folgenden zugelassenen Zusatzstoffe:
Emulgatoren für Futtermittel aus: ”Community Register of Feed Additives pursuant to Regulation (EC) No 1831/2003, Appendixes 3 & 4, Annex: List of additives (Status: Released 21 May 2010.)”
EG-Nr. Zusatzstoffe: Emulgatoren
E 322 Lecithine
E 432 Polyoxyethylen(20)-Sorbitan-Monolaurat
E 433 Polyoxyethylen(20)-Sorbitan-Monooleat
E 434 Polyoxyethylen(20)-Sorbitan-Monopalmitat
E 435 Polyoxyethylen(20)-Sorbitan-Monostearat
E 436 Polyoxyethylen(20)-Sorbitan Tristearat
E 471 Mono- und Diglyceride von Speisefettsäuren
E 472 Mono- und Diglyceride von Speisefettsäuren verestert mit:

a) Essigsäure
b) Milchsäure
c) Zitronensäure
d) Weinsäure
e) Monoacetyl- und Diacetyl-Weinsäure

Community Register of Feed Additives pursuant to Regulation (EC) No 1831/2003, Appendixes 3 & 4, Annex: List of additives (Status: Released 21 May 2010.)

Bezugszeichenliste

2: Zerkleinerungseinrichtung
4: erste Pumpe
6: Mischer
8: zweite Pumpe
12: dritte Pumpe
16: Gaseinleitung
18: Pressure-Swing-Adsorptionsanlage
20: Druckregler
22: Durchsatzmessgerät
24: Nadelventil
26: Absperrventil
28: Rückschlagventil
30: Dispergiervorrichtung
32: Kammer
34: Rotor
36: Drehachse
40: Bohrung
42: Gasblase
44: Rückführung
46: Kühleinrichtung
50: Auslass
52: Verzweigung
54: erster Teilstromzweig
56: zweiter Teilstromzweig
60: Einlass
62: Farbstoffpumpe
64: statische Mischeinheit
66: statisches Mischelement
68: Mischfläche
70: Mischfinger
72: Positioniervorsprung
74: Positionierausrichtung
80: erster Einlass
82: Mischkopf
84: zweiter Einlass
94: Füllkopf
95: Gegendruckventil
97: Dichtemessgerät
98: Drucksensor
102: Behältnis
106: Dosiereinrichtung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 2219562 A [0004]
US 6475551 B2 [0004]
EP 1289638 B1 [0006]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

Strange E. D., Whiting, R. C., „Effects of added connective tissues on the sensory and mechanical properties of restructured beef steaks”, Meat Science 27, (1990) S. 61–74 [0070]
Community Register of Feed Additives pursuant to Regulation (EC) No 1831/2003, Appendixes 3 & 4, Annex: List of additives (Status: Released 21 May 2010) [0078]
Community Register of Feed Additives pursuant to Regulation (EC) No 1831/2003, Appendixes 3 & 4, Annex: List of additives (Status: Released 21 May 2010) [0078]
Community Register of Feed Additives pursuant to Regulation (EC) No 1831/2003, Appendixes 3 & 4, Annex: List of additives (Status: Released 21 May 2010) [0086]
Community Register of Feed Additives pursuant to Regulation (EC) No 1831/2003, Appendixes 3 & 4, Annex: List of additives (Status: Released 21 May 2010) [0094]
Community Register of Feed Additives pursuant to Regulation (EC) No 1831/2003, Appendixes 3 & 4, Annex: List of additives (Status: Released 21 May 2010.) [0103]
Community Register of Feed Additives pursuant to Regulation (EC) No 1831/2003, Appendixes 3 & 4, Annex: List of additives (Status: Released 21 May 2010.) [0103]

Claims

Verfahren zum Herstellen eines geschäumten Fleisch- oder Fischprodukts, mit den Schritten: – Zuführen eines pumpfähigen Ausgangsmaterials, enthaltend zerkleinertes Fleisch oder Fisch und Knochen- oder Knorpelstücke, zu einer Dispergiervorrichtung (30), die eine Kammer (32) mit einem darin angeordneten zylindrischen Rotor (34) aufweist, der auf seinem Umfang mit einer Anzahl von Vertiefungen (40) zur Kavitationserzeugung versehen ist, – Zuführen eines Gases zu der Dispergiervorrichtung (30), – Betreiben der Dispergiervorrichtung (30) unter Kavitationserzeugung und Dispergierung des Ausgangsmaterials mit dem zugeführten Gas, wobei die Knochen- oder Knorpelstücke durch die Kammer (32) hindurchgeführt werden, und Erzeugen eines aufgeschäumten, Knochen- oder Knorpelstücke enthaltenden Fleisch- oder Fischprodukts.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dem Ausgangsmaterial dosiert Zusatzstoffe wie Wasser, Fett, Öl, Salz, Emulgatoren, Gewürze, Gele, pflanzliche Bestandteile, Blätter oder Fasern, Gemüse, Getreide, Stärke, Hydrokolloide, Proteine, Mineralien, Farb- und Konservierungsstoffe in zerkleinerter oder unzerkleinerter Form zugeführt werden, vor oder nach Eintritt in die Dispergiervorrichtung (30).
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausgangsmaterial vor dem Eintritt in die Dispergiervorrichtung (30) auf eine Temperatur von 2°C bis 8°C, insbesondere 5°C gebracht wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Teilstrom des erzeugten Fleischprodukts nach dem Austritt aus der Dispergiervorrichtung (30) mit einem Zusatzstoff versetzt und durch eine statische Mischeinrichtung (64) geführt wird, wobei der Teilstrom nach Austritt aus der statischen Mischeinrichtung (64) mit einem anderen Teilstrom des erzeugten Fleischprodukts einem Mischkopf (82) zugeführt wird und unterschiedlich zusammengesetzte Teilstränge eines erzeugten Materialstroms gebildet werden.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass insbesondere bei einer Unterbrechung eines Abfüllvorgangs das erzeugte Fleischprodukt vom Ausgang der Dispergiervorrichtung (30) über eine Kühleinrichtung (46) zum Einlass der Dispergiervorrichtung (30) im Kreis geführt wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Fleischprodukt bei mindestens 110°C mindestens 10 Minuten lang sterilisiert wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass während des Betreibens der Dosiervorrichtung (30) ein Pufferbehälter mit aufgeschäumtem Fleisch- oder Fischprodukt gefüllt wird, die Dosiervorrichtung (30) nach Erreichen eines vorgegebenen Füllungsgrades des Pufferbehälters nicht weiter betrieben wird, aus dem Pufferbehälter aufgeschäumtes Fleisch- oder Fischprodukt zum Befüllen von Behältnissen entnommen wird und nach Erreichen eines vorgegebenen Entleerungsgrades des Pufferbehälters die Dosiervorrichtung (30) erneut betrieben und der Pufferbehälter erneut bis Erreichen des vorgegebenen Füllungsgrades gefüllt wird.
Vorrichtung zum Herstellen eines geschäumten Fleisch- oder Fischprodukts, mit einer Dispergiervorrichtung (30), die eine Kammer (32) mit einem darin angeordneten zylindrischen Rotor (34) aufweist, der auf seinem Umfang mit einer Anzahl von Vertiefungen (40) zur Kavitationserzeugung versehen ist, mit einer mit einem Einlass der Dispergiervorrichtung (30) verbundenen Zuführpumpe (12), wobei zwischen Zuführpumpe (12) und Einlass eine Gaszufuhreinrichtung (18) angeordnet ist, und mit einer Rückführleitung (44), die sich von einem Auslass (50) der Dispergiervorrichtung (30) zu dem Einlass erstreckt und in deren Verlauf eine Kühleinrichtung (46) angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Auslass (50) der Dispergiervorrichtung (30) und einer Dosiervorrichtung (94) zwei Teilstromzweige (54, 56) gebildet sind, wobei ein erster Teilstromzweig (54) mit einem ersten Einlass (80) eines Mischkopfs (82) verbunden ist und ein zweiter Teilstromzweig (56) eine Einspeisung von Zusatzstoffen und eine statische Mischeinrichtung (64) enthält und mit einem zweiten Einlass (84) des Mischkopfs (82) verbunden ist.
Geschäumtes Fleisch- oder Fischprodukt, enthaltend zerkleinertes Fleisch oder Fisch und Knochen- oder Knorpelstücke, erhältlich durch ein Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche.
Fleisch- oder Fischprodukt nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Fleisch- oder Fischprodukt sterilisiert ist und eine mittlere Gasblasengröße von 0,1 bis 7 mm oder von 0,2 bis 3 mm oder von 0,3 bis 2 mm oder von 0,4 bis 0,9 mm aufweist.
Fleisch- oder Fischprodukt nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Fleisch- oder Fischprodukt einen Gewichtsanteil an Knochen- oder Knorpelstücken bezogen auf Trockensubstanz mit einer größten Abmessung (Länge oder Durchmesser) von mehr als 0,3 mm von 0,10 Gew.-% bis 25 Gew.-%, besonders 0,11 Gew.-% bis 10 Gew.-%, 0,12 Gew.-% bis 5 Gew.-% oder 0,13 Gew.-% bis 3 Gew.-% aufweist.