DE102020007888A1

DE102020007888A1 - Geschäumtes, elastisches, protein-basiertes Produkt

Info

Publication number: DE102020007888A1
Application number: DE102020007888.5A
Authority: DE
Inventors: Erich Josef Windhab; Joel Zink; Cédric Sax; Bhaskar Mitra
Original assignee: Eidgenoessische Technische Hochschule Zurich ETHZ
Current assignee: Eidgenoessische Technische Hochschule Zurich ETHZ
Priority date: 2020-12-23
Filing date: 2020-12-23
Publication date: 2022-06-23
Also published as: CN116806120A; EP4266898A1; US20240049748A1; WO2022135733A1; KR20230129246A

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Produkt mit Schaumstruktur mit teilweise zur Oberfläche hin offenen und mit einem Fluid teilweise bis vollständig gefüllten Schaumporen. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren mit Ausführungsvarianten zur definierten Füllung offener Schaumporen. Außerdem betrifft die Erfindung eine Vorrichtung mit Ausführungsvarianten zur definierten Füllung offener Schaumporen. Ferner betrifft die Erfindung die Verwendung der erfindungsgemäß gestalteten, gefüllten Schaumprodukte als Hauptkomponenten für pflanzenprotein-basierte Fleischanaloge. Besondere Vorteile der Erfindung betreffen die vereinfachte Funktionalisierbarkeit der erfindungsgemäßen Produkte hinsichtlich deren sensorischen und nutritiven Eigenschaften für die Anpassung an Präferenzen und Bedürfnisse bestimmter Zielgruppen bis hin zur individuellen Personalisierung.

Description

Die Erfindung betrifft ein geschäumtes, elastisches, protein-basiertes Produkt.
Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren mit Verfahrensvarianten zum Herstellen eines derartigen Produktes, mit definiert eingestelltem Porenfüllgrad.
Außerdem betrifft die Erfindung eine Vorrichtung mit Vorrichtungsvarianten zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Schließlich betrifft die Erfindung eine Verwendung des erfindungsgemäßen Produktes als in seinen sensorischen, nutritiven und gesundheitsunterstützenden Funktionalitäten maßgeschneidert individualisierbares Lebensmittelprodukt, insbesondere unter Zugrundelegung pflanzenproteinbasierter Fleischanaloge.
Stand der Technik
Geschäumte, offenporige (schwammartige) Produktsysteme sind im Lebensmittelbereich für Backwaren oder aus dem Bereich der Instantprodukte (Instant-Suppen, -Getränke, -Saucen) bekannt /1/. Für letztere sind das Benetzungs- und Eindringverhalten im Kontakt mit Fluiden sowie die schnelle und vollständige Dispergierbarkeit evtl. gekoppelt mit einem schnellen in Lösung bringen, maßgebliche Qualitäts- bzw. Convenience-Kriterien /2/. Für die erstgenannte Kategorie der Backwaren erfolgen Benetzung und Teildispergierung im Speichel oder zugeführter Flüssigkeit im Mundraum des Konsumenten.
Geschäumte Lebensmittelsysteme aus Trocken-Extrusionsverfahren sind insbesondere als Stärke-basierte Snacks bekannt. Diese besitzen niedrige Wassergehalte (ca. ≤ 3-5%) um deren Knusprigkeit zu gewährleisten. Die Schaumbildung findet in den für derartige Produkte angewandten Extrusionsverfahren durch Wasserdampfexpansion in Folge schlagartiger statischer Druckabsenkung am Extruderdüsenaustritt statt. Dieser Vorgang ist auf Grund seiner schnellen Kinetik nur in weiten Grenzen hinsichtlich der Einstellung einer Schaumstruktur kontrollierbar. In der Folge sind resultierende Produkte meist sehr grobporig und überwiegend auch offenporig /3/.
In wenigen neueren Entwicklungen wurden extrusionsbasierte Aufschäumprozesse mit kontrollierter Einstellung der resultierenden Schaumstruktur realisiert. Dabei erfolgte die Schaumerzeugung in den in aller Regel hochviskosen Massen durch Gaslösung und nachfolgender Schaumblasen-Nukleation sowie Schaumblasenwachstum unter geregelter Druckentspannung. Die in dieser Weise erfolgte Prozessentwicklung für Teige gilt als Nassextrusion, jedoch unter „Tieftemperaturbedingungen“ von ca. 40-60°C /4,5/.
Jüngst gelang mittels einer weiterentwickelten Verfahrensvariante der „Hochfeuchten Nass-/Kochextrusion (High Moisture Extrusion Cooking, HMEC), welche bei hohen statischen Drucken bis 80 bar und Temperaturen bis 170°C erfolgt, die Aufschäumung von pflanzenproteinbasierten Fleischanalogen. Veröffentlichungen liegen dazu bislang nicht vor.
Auf derartige Schaumprodukte, welche offene und geschlossenen Schaumporen in unterschiedlichen Verhältnissen aufweisen können, wird im folgenden Bezug genommen.
Bislang wurde die Problemstellung einer gezielten Befüllung von geschäumten, teilweise bis vollständig offenporigen Lebensmittelsystemen gemäß publiziertem Stand des Wissens nicht adressiert. Dies ist durch die Tatsache begründet, dass die wenigen bekannten offenporigen Lebensmittelprodukte wie z.B Backwaren oder Meringue-artige Schaumzuckerwaren nicht mit wässrigen Fluiden benetzt werden können, ohne zu desintegrieren und ölbasierte Fluide weder gut benetzen noch ernährungstechnisch bzw. kulinarisch in diesem Kontext relevant sind. Die neuartigen geschäumten mittels HMECF Technologie hergestellten Pflanzenprotein-basierten Fleischanaloge stellen eine Besonderheit dar in Bezug auf den hohen gebundenen Wasseranteil von bis > 60%. Da in Folge der starken molekularen bzw. intermolekularen Wasserbindung im denaturiert aufgefalteten Proteingerüst in den Schaumporen kein freies Wasser separiert, lassen sich die erzeugten Gasporenräume dazu nutzen weitere Flüssigkeiten in diese einzubringen. Dies kann prinzipiell zumindest teilweise über ein langfristiges (Stunden bis Tage) Einlegen solcher geschäumter Produkte in Flüssigkeiten und erfolgenden Fluid-Gasaustausch durch Diffusion erfolgen. Dies entspräche einer Art von „Marinier-Verfahren“. Ein solches Vorgehen lässt allerdings kaum Spielraum für (i) eine industrielle Produktion mit (ii) vielfältiger Variation zur Produktpersonalisierung und insbesondere (iii) die Integration von sensorischen und nutritiven Produktfunktionalitäten.
Die Möglichkeit der beschleunigte Aufnahme zusätzlicher Fluidanteile und deren kapillare Fixierung in den bereits ausgeprägt wasserhaltigen HMEC basiert hergestellten Fleischanalogen, wird durch deren Aufschäumung und Einstellung der Offenporigkeit gegeben. Damit stellt sich die Aufgabe neue Möglichkeiten sensorisch und nutritiv massgeschneiderte Produkte in bislang nicht möglicher Form herzustellen.
Aufgaben
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein geschäumtes Produkt der vorausgesetzten Gattung mit vorbestimmt eingestellten funktionellen Eigenschaften, zu schaffen.
Des Weiteren liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Herstellung eines solchen Produktes bereitzustellen.
Außerdem liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren vorzugschlagen, mit dem sich ein solches Produkt herstellen lässt.
Schließlich liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine erfindungsgemäße Verwendung solcher Produkte vorzuschlagen.
Lösung der Aufgabe betreffend das Produkt
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein geschäumtes, elastisches, protein-basiertes Produkt mit Trockensubstanzanteil von 20-98 Gew.%, gebundenem Wasseranteil von 2-80 Gew.% und teilweise bis vollständig gefüllter offener Porenstruktur gelöst, wobei das Verhältnis des Volumens von zur Produktoberfläche hin offenen fluidgefüllten Poren (OGP) zum Gesamtvolumen der offenen Poren im Produkt im Bereich von 0.05 bis 0.95, eingestellt ist.
Der vorliegenden Erfindung liegt ein generisches Konzept zur Personalisierung von auf Pflanzenprotein-Basis und Pflanzenfasern hergestellten, nachhaltig produzierten Lebensmittelsystemen unter besonderer Berücksichtigung von Fleischanalogen zu Grunde. Für die Herstellung von Fleischanalogen, welche in ihrer Texturierung zubereitetem Fleisch bereits recht nahekommen, hat sich die „Hochfeuchte Kochextrusion“ (High Moisture Extrusion Cooking, HMEC) Technologie weitergehend etabliert. Kompakte, fibrilläre fleischähnliche Strukturen sind damit erzielbar. Allerdings waren dieser Technologie bislang Grenzen gesetzt hinsichtlich einer weitergehenden Verbesserung und definierten Einstellung der sensorischen Aspekte (1) Zartheit, (2) Saftigkeit, (3) Knusprigkeit sowie (4) Geschmack/Aroma.
Die in ihrer Anfangsphase befindliche Entwicklung der HMEC-Mikroschäumung (HMECF) von Pflanzenprotein basierten Fleischanalogen hat neue Möglichkeiten aufgezeigt um nächste Entwicklungsschritte hinsichtlich einer Verbesserung der maßgeblichen sensorischen Qualitätsaspekte (1) - (4) zu realisieren.
Hier setzt die erfindungsgemäße Produkt-, Verfahrens- und Vorrichtungsentwicklung an. In einer parallel zur an dieser Stelle beschriebenen erfindungsgemäßen Weiterentwicklung erfolgten Erfindung, konnten Mechanismen identifiziert werden zur Herstellung offenporiger geschäumter Fleischanaloge. Damit wurde der Weg frei für die prominente Nutzung offenporiger HMECF-basierter Fleischanaloge, um deren Eigenschaftsverbesserung und Personalisierung voranzubringen. Die einstellbare Füllung offener Schaumporen hinsichtlich Füllgrad und Füllfluid, sowie die vielfältigen Möglichkeiten in entsprechende Füllfluide eine Palette an sensorischen, nutritiven und gesundheitsrelevanten Komponenten zu integrieren führte zu den erfindungsgemäßen an dieser Stelle dargestellten Produkt-, Verfahrens- und Vorrichtungsentwicklungen. Als maßgebliche physikalische Mechanismen zur Füllung offener Poren mit charakteristischen Durchmessern von ca. 10 - 500 Mikrometern wurden (a) Kapillarkräfte, (b) elastische Porenrelaxation nach Deformation, (c) Infusion und (d) Ultraschall forcierte Diffusion identifiziert, welche einzeln oder in Kopplung anzuwenden sind. Hieraus wurden die als relevant erachteten Verfahrensschritte entwickelt sowie die zur Durchführung derselben passenden Vorrichtungen abgeleitet.
Einige Vorteile
Für die sensorische Optimierung einer geschäumten Fleischanalog-Textur zeigen Gasvolumenfraktionen von 5-10% bereits eine deutliche Reduktion der Produktfestigkeit. Ab 30% Gasvolumenfraktion kann der Aspekt einer verstärkten Weichgummiartigkeit („Marshmallow“ Konsistent) detektierbar werden. Dies gilt insbesondere für den Fall geschlossener Schaumporen, da bei aufgeprägter Beiss-/Kaudeformation der eingeschlossene Gasanteil nach Kompression wieder expandiert. Im Falle offener Poren wird bei deformierender Beanspruchung das in den Poren befindliche Gas ohne einhergehende dämpfende Wirkung auf den Deformationsvorgang aus den Poren in die Umgebung gedrückt und bei Entspannung wieder (teilweise) angesaugt. Die Gas-Ein-/Ausströmung nimmt dabei keinen markanten Einfluss auf das Texturempfinden. Im Falle einer Fluidfüllung der offenen Poren trägt mit zunehmender Fluidviskosität die dadurch verzögerte bzw. behinderte Ausströmung aus offenen Poren zu einem festeren Texturempfingen bei.
Ferner wird der sensorische Aspekt der Knusprigkeit (crunchiness) durch offene Poren unterstützt, da ohne Dämpfungseffekt wie durch ein nicht entweichendes Gaspolster in einer geschlossenen Pore eintretend, eine kritische Bruchdehnung der Porenwände eher erreicht wird. Bei Porenfüllung mit Fluiden, welche eine niedrige Viskosität (bis ca. 100 mPas) besitzen wird bei Deformation und Fluidaustritt aus offenen Poren ferner „Saftigkeit“ verstärkt wahrgenommen.
Somit lassen Fluidgefüllte offene Schaumporensysteme verbesserte sensorische Eigenschaften bei Fleischanalogen hinsichtlich Zartheit, Knusprigkeit und Saftigkeit erwarten.
Weitere erfinderische Ausgestaltungen
Weitere erfinderische Ausgestaltungen sind in den Patentansprüchen 2 bis 19 beschrieben.
Gemäß Patentanspruch 2 ist die Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass der Volumenanteil gefüllter offener Poren bezogen auf das Gesamtvolumen aller offenen und geschlossenen Poren zwischen 0.05-1, bevorzugt zwischen 0.2-0.95, beträgt und für Werte ≥ 0.1 mit einer Genauigkeit von +/- 0.05 eingestellt ist.
Für die insbesondere in Betracht gezogene Lebensmittel-Gruppe der pflanzenprotein-basierten Fleischanaloge werden, um zu stark ausgeprägte „Gummiartigkeit“ zu vermeiden, maximal 50% Gasvolumenfraktion durch Aufschäumung avisiert. Davon werden mittels Porenöffnungstechnologien unter Nutzung der Mechanismen: (a) Porenöffnung durch Einstellung eines rapiden Umgebungsdruckabfalls (Flash-Opening, FOP), (b) Porenöffnung durch Zerteilen bzw. Schälen des Produktes (CUT-Opening, COP), (c) Porenöffnung durch multiple Nadelpenetration (Penetration-Opening, POP) oder (d) Porenöffnung durch Erzeugung einer Sekundär-Mischströmung (Mix-Opening, MOP) in der Extruderkühldüse, einstellbar in aller Regel zwischen 10-60% der Poren geöffnet. Dies bedeutet, dass im Falle der bevorzugt betrachteten Fleischanaloge zwischen 5 - 30% an offenen Poren vorliegen.
Gemäß den Patentansprüchen 3 bis 10 werden Zusammensetzungsaspekte (Wasser-, Protein-, Fasergehalte) des Produktschaumgerüstes adressiert, welche einerseits die mechanischen Eigenschaften (Gerüstfestigkeit, fibrilläre Struktur) desselben, andererseits auch nutritive Aspekte (Faser-, Fett/Öl Anteile) betreffen.
Patentanspruch 10 nimmt ferner Bezug auf die Möglichkeit die Porenfüllung im getrockneten Zustand der geschäumten Gerüstmatrix bei Wassergehalten ≤ 10 Gew.% bezogen auf Gesamtmasse, im halbfeuchten Zustand mit Wassergehalten zwischen 10 - 40% Gew.% oder im feuchten Zustand der geschäumten Gerüstmatrix, wie sie direkt nach HMECF Herstellung mit Wassergehalten zwischen 40- 70% Gew.% bezogen auf Gesamtmasse vorliegt, durchzuführen. Wenngleich ein Trocknungsschritt des Produktes nach der HMECF Extrusion zusätzlichen Produktions- und Energieaufwand bedeutet, ist dies im Hinblick auf Produktverpackung, Lagerung und Haltbarkeitsaspekten von Interesse. Auf Grund ihres hohen Wassergehaltes sind HMECF erzeugte Fleischanaloge nur unter Kühllagerungsbedingungen in den Lebensmittelhandel zu bringen. Allerdings besteht für die offenporigen geschäumten Fleischanaloge im Falle einer Trocknung die Möglichkeit bei weniger aufwändiger Verpackung die Produktlagerung unter Raumtemperaturbedingungen und die Funktionalisierung durch Porenfüllung bei Rekonstitution unter Nutzung der besonderen strukturbedingten Instant-Rekonstitutionseigenschaften in Folge Offenporigkeit, im getrockneten bzw. teilgetrockneten Zustand anzusetzen.
Die Patentansprüche 11 bis 19 gehen auf Zusammensetzung und Eigenschaften der Porenfüllfluide mit den damit verbundenen vielfältigen Möglichkeiten über diese Porenfüllfluide ein breites Spektrum an sensorischen, nutritiven und gesundheitsunter-stützenden Funktionalitäten in die Produkte mit gefüllten Poren einzubringen.
Einige Vorteile
Vor diesem Hintergrund werden mit den erfindungsgemäßen Produkten, befüllt mit funktionellen Fluidfüllungen in den offenen Produktporen, vielfältige Problemlösungen hinsichtlich einer weitergehend personalisierten Ernährung deutlich vereinfacht adressiert werden können. Neben der Erleichterung in der Herstellung sensorisch und nutritiv massgeschneiderter Produkte auf industrieller Produktionsebene, werden unter optimalen Convenience Randbedingungen auch vom Endkonsumenten entsprechende individuelle Optimierungen vorgenommen werden können.
Dies wird zunächst die erfindungsgemäßen geschäumten, offenporigen Pflanzenproteinbasierten Fleisch Analoge betreffen, aber nicht auf diese beschränkt bleiben, da das der Erfindung zu Grunde liegende generische Konzept der funktionalen Befüllung offenporiger Lebensmittel-Produktsysteme auf weitere Produkt Neuentwicklungen zu übertragen sein wird.
Lösung der Aufgabe betreffend das Verfahren
Diese Aufgabe wird gemäß Patentanspruch 20 dadurch gelöst, dass zur Befüllung der offenen Poren der geschäumten Stoffsystem Matrix die vier Befüllungs-Mechanismen: (a) Befüllung mittels Kapillarkräften (BK), (b) Befüllung mittels elastischer Porenformrelaxation (BE), (c) Befüllung durch Infusion (Bl) und (d) Befüllung durch Ultraschall forcierte Diffusion (BD) einzeln oder in Kopplung angewendet werden.
Einige Vorteile
Die benannten, erfindungsgemäß aktivierten Füllmechanismen für offene Schaumporen sind in einfacher Weise mit der HMEC Extrusionstechnologie, sowie der Befüllung offener Poren vorgeschalteten Verfahrensschritten zur Schaumporenöffnung zu kombinieren bzw. in einen kompakten Produktionsablauf zu integrieren.
Wenn beispielsweise eine Porenöffnung durch statische Restdruckentspannung am Extruderdüsenende erfolgt, damit geschlossene Poren zur Produktoberfläche hin geöffnet werden, kann eine damit verbundene elastische Rückdeformation der Produktmatrix im geöffneten Porenkanalbereich dazu genutzt werden einen Anteil an Porenfüllfluid einzusaugen, gegebenenfalls unterstützt durch eine überlagerte mechanische Druckdeformation und elastische Formrelaxation. Selbiges gilt für die Kombination einer Porenöffnung über schlagartige Vakuumbeaufschlagung, welche im mit Porenfüllfluid befüllten Tauchbad ausgeführt ein nachfolgendes Einsaugen des Fluids in offene Poren nach sich zieht. Schließlich kann eine Porenöffnung mittels Nadelpenetration auch zur Befüllung über Hohlnadeln kombiniert werden. Zur Porenfüllung mittels Hohlnadeln ist anzumerken, dass diese sich gegenüber aus der Fleischindustrie bekannten Infusionsverfahren, wie diese z.B. bei der Herstellung von Kochschinken angewendet werden, dadurch erfindungsgemäß unterscheidet, dass bei der Nadelpenetration in eine wie hier vorliegende Schaumstruktur, das injizierte Porenfüllfluid in Folge des aufgeprägten Fülldruckes zum Bruch von Porenwänden beiträgt und somit weitere noch geschlossene Poren geöffnet werden.
Weitere erfinderische Ausgestaltungen
Gemäß den Ansprüchen 21 bis 28 werden die Porenfüllungsverfahren mittels der Mechanismen (a) - (d) in ihrer jeweiligen verfahrenstechnischen Umsetzung detailliert. Dabei werden Aspekte der Adaptierbarkeit an die HMEC Technologie herausgestellt
Lösung der Aufgabe betreffend die Vorrichtung
Diese Aufgabe wird durch Anspruch 29 unter Bezugnahme auf die vier erfindungsgemäß differenzierten Porenfüllmechanismen (a-d) gelöst. Die nachfolgende Beschreibung der diesen Mechanismen zugehörigen Vorrichtungen wird durch die 1 bis 5 ergänzt.
Einige Vorteile
Auch für die, den erfindungsgemäßen Verfahrensschritten zugeordneten Vorrichtungen zur Füllung der offenen Schaumporen ist technische Kompatibilität mit der HMEC Technologie sowie den verschiedenen einzeln oder in Kombination dem HMEC Extruder nachgeschalteten Verfahrensschritten zur einstellbaren Porenöffnung gegeben. Die erfindungsgemäße zumindest teilweise Kombinierbarkeit der Vorrichtungen für die Schaumporenöffnung mit den nachfolgend weitergehend detailliert beschriebenen Vorrichtungen zur Befüllung der offenen Schaumporen ist von erheblichem Vorteil bei einer integrierten Gestaltung des Gesamt-Produktionsprozesses von massgeschneidert funktionalisierten Fleischanalogen, jedoch nicht auf diese Produkte beschränkt.
Weitere erfinderische Ausgestaltungen
Gemäß den Ansprüchen 30 bis 38 werden die Porenfüllvorrichtungen, basierend auf den zugeordneten Verfahrensschritten unter Anwendung der Poren-Füllmechanismen (a) - (d) in ihrer jeweiligen prozesstechnischen Umgebung detailliert. Dabei werden wiederum Aspekte der Adaptierbarkeit an die HMEC Technologie herausgestellt.
Lösung der Aufgabe betreffend die Verwendung
Diese Aufgabe wird durch Anspruch 38 gelöst, wobei der generische Aspekt der erfindungsgemäßen Technologieentwicklung zur Befüllung offenporiger Schaumsysteme für ein breit gefächertes Portfolio an Funktionalisierungsmöglichkeiten von Lebensmittel-systemen, relevant für verschiedene Zielgruppen und bis hin zur individuellen Personalisierung, zu erkennen ist.
Einige Vorteile
Wenngleich seit Jahren von personalisierter Ernährung die Rede ist, erstrecken sich praxisnahe Umsetzungskonzepte lediglich auf größere Zielgruppen (z.B. solche mit bestimmten Unverträglichkeiten bzw. Allergien oder Mangelerscheinungen, Schwangere, Säuglinge oder Ältere). Dies liegt insbesondere am in der industriellen Fertigung von Lebensmittelprodukten bei weitergehender Reduzierung der Größe von Zielgruppen bis hin zu Einzelpersonen, zu betreibenden Mehraufwand in den Produktionsverfahren, sowie der Herstellungs- und Distributionslogistik.
Das erfindungsgemäße Konzept der Füllung von offenporigen Schaumsystemen mit individuell hinsichtlich Sensorik-, Ernährungs- und Gesundheitsaspekten maßzuschneidernden Fluidsystemen, lässt durch industrielle Herstellung von offenporigen Produktmatrizes mit nachgeschaltetem vereinfachten Funktionalisierungsschritt durch Poren-füllung mit einem Sortiment zu kombinierender Fluide, Geschmacks- und Aromastoffen (incl. Gewürze). Mikronärstoffen (Vitamine, Spurenelemente) sowie gesundheitsunterstützenden Komponenten (Antioxidantien), mit vereinfachten Verfahren und reduziertem logistischen Aufwand in der Lebensmittelpersonalisierung einen neuen Meilenstein erreichen.
Weitere erfinderische Ausgestaltungen
Die Ansprüche 39 und 40 unterstreichen die vorab genannten vorteilhaften Möglichkeiten der erfindungsgemäßen Produktanwendungen und betonen den besonderen Bezug zu pflanzenprotein-basierten Fleischanalogen
In der Zeichnung ist die Erfindung - teils schematisch - an Ausführungsbeispielen beschrieben. Es zeigen:

1a eine Vorrichtung zum Befüllen offener Schaumporen mittels Kapillarkräften;
1 b eine weitere Einzelheit im Schnitt;
2a eine Vorrichtung zum Befüllen offener Schaumporen mittels elastischer Porenformrelaxation;
2b eine weitere Einzelheit im Schnitt;
2c eine weitere Einzelheit im Schnitt;
3 eine Vorrichtung zum Befüllen offener Schaumporen mittels elastischer Porenformrelaxation nach Deformation mittels partiellen Vakuums;
4a eine Vorrichtung zum Befüllen offener Schaumporen mittels Infusion über ein Hohlnadel Penetrations- und Porenfüllwalzen System
4b eine Vorrichtung zum Befüllen offener Schaumporen mittels Infusion über ein Hohlnadel Penetrations und Porenfüll-Stempelsystem, und
5 eine Vorrichtung zum Befüllen offener Schaumporen mittels Ultraschall forcierter Diffusion.

Aus 1a ist eine Vorrichtungsanordnung ersichtlich mit einer HMEC-Extruderdüse 4, Umlenkführungsrollen 5 für einen Extrudatstrang. Mit 6 sind höhenverstellbare Halterungen für untere Umlenkrollenreihen bezeichnet. Das Bezugszeichen 7 bezeichnet ein Porenfüllfluid. Mit H₁ ist die Höhenverstellbereich der verstellbaren Haltungen 6 schematisch dargestellt, während H₂ die Gesamthöhe des Porenfüllfluidbades ist.
In 1b sind mit dem Bezugszeichen 1 geschlossene Schaumporen bezeichnet, während 2 offene Schaumporen sind. Bei 3 ist ein einströmendes Porenfüllfluid schematisch angedeutet.
In 2a ist eine schematische Darstellung einer Porenfüllvorrichtung mittels elastischer Porenformrelaxation nach Extrudatstrangpassage 14 zwischen Anpress-walzen 13 dargestellt
In 2b wird mit Bezugszeichen 8 eine Kompressionsrichtung zwischen Anpress-walzen 11 mittels einer Anpresskraft 9 bezeichnet, welche auf die offenen und geschlossen Poren 10 eines Extrudatstranges einwirkt.
In 2c wird mit Bezugszeichen 12 die Rückexpansionsrichtung eines Extrudatstranges unter Formrelaxation nach Austritt aus dem Anpresswalzenspalt bezeichnet.
In 3 ist eine Vorrichtung zum Befüllen offener Schaumporen mittels elastischer Porenrelaxation nach Deformation mittels Beaufschlagung mit partiellem Vakuum dargestellt. Mit dem Bezugszeichen 15 ist ein Extrudatstrangteil bezeichnet, während 16 eine Halbschale zur Aufnahme von Strangteilen für Vakuumbehandlungen ist. 17 ist das Porenfüllfluid und 18 bezeichnet die Förderrichtung. Mit 19 ist eine bewegliche Deckelvorrichtung zum dichtenden Verschluss der unteren Halbschale mit Produktteilen bezeichnet. Das Bezugszeichen 20 bezeichnet eine Vakuumschlauchleitung, die mit einem Vakuumtank 21 verbunden ist. Mit 22 ist eine Vakuumpumpe bezeichnet und mit 23 ein Förderband. Die Drehrichtung und damit die Förderrichtung des Förderbandes 23 ergibt sich aus den Pfeilen an den Umkehrstationen des Förderbands 23. Das Bezugszeichen 24 bezeichnet eine periodische Bewegung der Deckelkonstruktion für die Vakuumierschalen 16.
Aus 4a ist eine Vorrichtung zum Befüllen offener Schaumporen mittels Infusion über Hohlnadeln eines Penetrations- und Porenfüllwalzen-Systems ersichtlich. 25 bezeichnet einen Vorratstank für ein Porenfüllfluid und 26 eine Kolbendosierpumpe, während 27 das Ende der HMEC-Extruderkühldüse darstellt. Bei 28a ist eine obere Hohlnadel-Penetrations- und Porenfüllwalze dargestellt, während 28b eine untere Hohlnadel-Penetrations- und Porenbefüllwalze veranschaulicht. Mit 29 ist eine Penetrations- und Füllhohlnadel bezeichnet, während 30a ein Dosiersegment der oberen Porenfüllwalze bezeichnet. 30b ist ein Dosiersegment der unteren Porenfüllwalze. Bei 31 ist eine Porenfüllfluid-Zuleitung zu den Hohlnadel-Penetrations- und Porenfüllwalzen veranschaulicht. Das Bezugszeichen 32a bezeichnet eine Druckanpressvorrichtung für die obere Hohlnadel-Penetrations- und Porenfüllwalze 28a. Mit F_P ist Druckrichtung bezeichnet, während 32b eine Druckanpressvorrichtung für die untere Hohlnadel-Penetrations- und Porenfüllwalze veranschaulicht. Mit 33 ist ein Auffangbehälter für Porenfüllfluid bezeichnet. Bei 34 ist ein Förderband für die Abförderung der behandelten Produkte dargestellt. Die Förderrichtung ergibt sich aus den Pfeilen der Umlenkstationen.
Aus 4b ist eine Vorrichtung zum Befüllen offener Schaumporen mittels Infusion über ein Hohlnadel-Penetrations- und Porenfüllstempelsystem ersichtlich. Bei 35a und 35b sind Förderbänder für den Extrudatstrang dargestellt, während mit 36 ein beispielsweise angedeuteter Extrudatstrang bezeichnet ist. Mit 37 ist ein Extruderdüsenaustritt bezeichnet, während 38 einen Auffangbehälter für Porenfüllfluid bezeichnet. Bei 39 ist ein Lochblechblock für die Aufnahme von Penetrations- und Porenfüllhohlnadeln schematisch angedeutet, während 40 einen mit mehreren Penetrations- und Porenfüllhohlnadeln bestückten Penetrations- und Porenfüllhohlnadel-Stempel darstellt. Bei 41 ist eine Porenfüllfluid-Zuführung für den Penetrations- und Porenfüll-Hohlnadel-Stempel veranschaulicht. Mit 42 ist eine Druckschlauchzuleitung für Porenfüllfluid bezeichnet, während 43 eine Dosierpumpe für Porenfüllfluid ist, die aus dem Vorratsbehälter für Porenfüllfluid 44 gespeist wird. Mit dem Bezugszeichen 45 ist die Bewegungsrichtung des Penetrations- und Porenfüll-Hohlnadel-Stempels dargestellt, während mit 46 eine hydraulische Penetrationsdruckkraftverstärkung schematisch angedeutet ist.
Aus 5a geht eine Vorrichtung zum Befüllen offener Schaumporen mittels Ultraschall forcierter Difusion hervor, bei 47 ist ein Extruderdüsenaustritt dargestellt, während 48 ein HMEC-Extrudatstrang ist. Mit 49 sind Umlenk-/Führungsrollen für den Extrudatstrang dargestellt. Bei 50 sind Ultraschall-Sonotroden schematisch angedeutet, während 51 eine höhenverstellbare Aufhängung der unteren Umlenkrollen für den Extrudatstrang 48 veranschaulicht. Durch die Höhenverstellung kann die Extrudatstrang-Verweilzeit im beheizten Ultraschall-Tauchbad eingestellt werden. Mit dem Bezugszeichen 52 ist ein Porenfüllfluid angedeutet, während 53 ein Heizregister zur Porenfüllfluidaufheizung ist.
Mit H₁ ist die Höhenverstellbarkeit der unteren Umlenkwalzen bezeichnet, während H₂ die Gesamthöhe des Porenfüllfluidbades andeutet.
In 5b ist bei 54 die Diffusionsrichtung in offene Schaumporen bezeichnet, während 56 offene Schaumporen sowie 55 geschlossene Schaumporen bezeichnen.
Die in den Patentansprüchen und in der Beschreibung beschriebenen sowie aus der Zeichnung ersichtlichen Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebigen Kombinationen für die Verwirklichung der Erfindung wesentlich sein.
Bezugszeichenliste

1: Schaumporen, geschlossene
2: Schaumporen, offene
3: Porenfüllfluid, einströmendes
4: HMEC-Extruderdüse
5: Umlenkführungsrolle für Extrudatstrang
6: Halterung, höhenverstellbare
7: Porenfüllfluid
8: Kompressionsrichtung zwischen Anpresswalzen
9: Rollenanpresskraft an Extrudatstrang
10: Poren, deformierte/komprimierte (offen/geschlossen)
11: Anpresswalze
12: Extrudatstrang-Expansion/Relaxation am Anpresswalzen-Austritt
13: Anpresswalze
14: Extrudatstrang
15: Extrudatstrangteil
16: Halbschale zur Aufnahme von Strangteilen für Vakuumbehandlung
17: Porenfüllfluid
18: Förderrichtung
19: bewegliche Deckelvorrichtung zum dichtenden Verschluss der unteren Halbschale mit Produktteilen
20: Vakuumschlauchleitung
21: Vakuumtank
22: Vakuumpumpe
23: Förderband
24: periodische Bewegung der Deckelkonstruktion für Vakumierschale
25: Vorratstank für Porenfüllfluid
26: Kolbendosierpumpe
27: Ende der HMEC-Extruderkühldüse
28a: obere Hohlnadel Penetrations- und Porenfüllwalze
28b: untere Hohlnadel Penetrations- und Porenfüllwalze
29: Penetrations- und Füllhohlnadel
30a: Dosiersegment der oberen Porenfüllwalze
30b: Dosiersegment der unteren Porenfüllwalze
31: Porenfüllfluid-Zuleitung zu Hohlnadel-Penetrations- und Porenfüllwalzen
32a: Druckanpressvorrichtung für obere Walze
32b: Druckanpressvorrichtung für untere Walze
33: Auffangbehälter für Porenfüllfluid
34: Förderband
35a: Förderband für Extrudatstrang
35b: " " ”
36: HMEC-Extrudatstrang
37: Extruderdüsenaustritt
38: Auffangbehälter für Porenfüllfluid
39: Lochblechblock für Aufnahme von Penetrations- und Porenfüllhohlnadeln
40: Penetrations- und Porenfüll-Hohlnadel-Stempel
41: Porenfüllfluid-Zuführung zu Penetrations- und Porenfüll-Hohlnadel-Stempel
42: Druckschlauchzuleitung für Porenfüllfluid
43: Dosierpumpe
44: Vorratsbehälter für Porenfüllfluid
45: Bewegungsrichting des Penetrations- und Porenfüll-Hohlnadel-Stempels
46: hydraulische Penetrationsdruckkraftverstärkung
47: Extruderdüsenaustritt
48: HMEC-Extrudatstrang
49: Umlenk-/Führungsrolle für Extrudatstrang
50: Ultraschall-Sonotroden
51: höhenverstellbare Aufhängung der unteren Umlenkrollen zur Justierung der Extrudatstrang-Verweilzeit im beheizten Ultraschall-Tauchbad
52: Porenfüllfluid
53: Heizregister zur Porenfüllfluidaufheizung
54: Diffusionsrichtung in Schaumporen, offene
55: Schaumporen, geschlossene
56: Schaumporen, offene
H1: Höhenverstellbereich der unteren Umlenkwalzen
H2: Gesamthöhe des Porenfüllfluidbades
tV: Verweilzeit des Extrudatstranges im Porenfüllfluidbad
Fp: Druckrichtung

Claims

Geschäumtes, elastisches, protein-basiertes Produkt mit Trockensubstanzanteil von 20-98 Gew.%, gebundenem Wasseranteil von 2-80 Gew.% und teilweise bis vollständig gefüllter offener Porenstruktur, wobei das Verhältnis des Volumens von zur Produktoberfläche hin offenen fluidgefüllten Poren (OGP) zum Gesamtvolumen der offenen Poren im Produkt im Bereich 0.05 - 0.95 eingestellt ist.
Produkt nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Volumenanteil gefüllter offener Poren bezogen auf das Gesamtvolumen aller offenen und geschlossenen Poren zwischen 0.05-1, bevorzugt zwischen 0.2-0.95 beträgt und für Werte ≥ 0.1 mit einer Genauigkeit von +/- 0.05 eingestellt ist.
Produkt nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Gesamtanteil an Poren (= Porosität) zwischen 0.1 und 0.95 mit einer Genauigkeit von +/- 0.05 ebenfalls eingestellt ist.
Produkt nach Anspruch 1 und einem oder mehreren der Folgeansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Produkt einen Proteinanteil von 10 - 95% in seiner Trockensubstanz aufweist.
Produkt nach Anspruch 1 und einem oder mehreren der Folgeansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Proteinanteil zu 0 - 100% aus pflanzlichem Protein besteht.
Produkt nach Anspruch 1 und einem oder mehreren der Folgeansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Protein im Produkt in teilweise bis vollständig denaturierter Form vorliegt und bevorzugt eine fibrilläre Struktur, weitergehend bevorzugt eine orientierte fibrilläre Struktur aufweist.
Produkt nach Anspruch 1 und einem oder mehreren der Folgeansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Produkt einen Pflanzenfaseranteil von 0.5 - 20 Gew.% bezogen auf Gesamttrockenstoff beinhaltet.
Produkt nach Anspruch 1 und einem oder mehreren der Folgeansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Produkt einen Anteil an Fetten/Ölen von 0.1 - 15 Gew.% bezogen auf den Gesamttrockenstoff beinhaltet.
Produkt nach Anspruch 1 und einem oder mehreren der Folgeansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dieses einem pflanzenprotein-basierten aufgeschäumten Fleisch-Analog entspricht, welches mittels Hochfeuchter Kochextrusion (High Moisture Extrusion Cooking, HMEC) Technologie hergestellt ist.
Produkt nach Anspruch 1 und einem oder mehreren der Folgeansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dieses im Befüllungszustand als getrocknete, geschäumte Gerüstmatrix mit Wassergehalten ≤ 10 Gew.% bezogen auf Gesamtmasse, als halbfeuchte geschäumte Gerüstmatrix mit Wassergehalten zwischen 10 - 40% Gew.% bezogen auf Gesamtmasse oder als feuchte geschäumte Gerüstmatrix mit Wassergehalten zwischen 40- 70% Gew.% bezogen auf Gesamtmasse vorliegt.
Produkt nach Anspruch 1 und einem oder mehreren der Folgeansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Porenfüllfluid im Füllzustand eine dynamische Nullviskosität von ≤ 1 Pas und benetzende Eigenschaften gegenüber dem die Porenwände bildenden Material aufweist.
Produkt nach Anspruch 1 und einem oder mehreren der Folgeansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Porenfüllfluid nach erfolgter Porenfüllung seinen Fluidcharakter beibehält.
Produkt nach Anspruch 1 und einem oder mehreren der Folgeansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Porenfüllfluid nach erfolgter Porenfüllung eine Fließgrenze ausbildet.
Produkt nach Anspruch 1 und einem oder mehreren der Folgeansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Porenfüllfluid mit für den menschlichen Verzehr sensorisch relevanten Geschmacks- oder Aromastoffen bzw. einer Kombination aus solchen angereichert ist.
Produkt nach Anspruch 1 und einem oder mehreren der Folgeansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Porenfüllfluid mit für die menschliche Ernährung relevanten nutritiven Komponenten angereichert ist.
Produkt nach Anspruch 1 und einem oder mehreren der Folgeansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Porenfüllfluid mit pharmazeutischen Wirkstoffkomponenten angereichert ist die für bestimmte Krankheitsprophylaxe oder die Behandlung bestimmter Erkrankungen angezeigt sind.
Produkt nach Anspruch 1 und einem oder mehreren der Folgeansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Porenfüllfluid ein Mehrphasensystem mit Emulsions-, Mehrfachemulsions- oder Suspensionscharakter ist.
Produkt nach Anspruch 1 und einem oder mehreren der Folgeansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Porenfüllfluid ein Mehrphasensystem mit Emulsions-, Mehrfachemulsions- oder Suspensionscharakter ist, und in den einzelnen Phasen derselben unterschiedliche sensorisch oder nutritiv funktionalisierende Stoffkomponenten beinhaltet oder eingekapselt sind.
Produkt nach Anspruch 1 und einem oder mehreren der Folgeansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Porenfüllfluid einer flüssigen Lebensmittezubereitung aus den Kategorien Suppen, Saucen, Dressings, Getränke oder eine Fettschmelze ist.
Verfahren zur Befüllung offener Porenanteile für Produkte gemäß Anspruch 1 und einem oder mehrerer der Ansprüche 2-19, dadurch gekennzeichnet, dass zur Befüllung der offenen Poren der geschäumten Stoffsystem Matrix die vier Befüllungs-Mechanismen: (a) Befüllung mittels Kapillarkräften (BK), (b) Befüllung mittels elastischer Porenrelaxation (BE), (c) Befüllung durch Infusion (Bl) und (d) Befüllung durch Diffusion (BD) einzeln oder in Kopplung angewendet werden.
Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die vier Befüllungs-mechanismen einzeln oder in Kopplung in enger Verbindung mit der HMEC Technologie angewendet werden.
Verfahren nach den Ansprüchen 20 und 21, dadurch gekennzeichnet, dass die (a) Befüllung offener Produktmatrix Poren mittels Kapillarkräften über eine direkte in Kontaktbringung eines HMEC extrudierten Produktstranges mit offenen Porenanteilen in einem Füllfluidbad erfolgt, durch welches der Extrudatstrang kontinuierlich unter Fluidniveau hindurchbewegt wird.
Verfahren nach den Ansprüchen 20 und 21, dadurch gekennzeichnet, dass die (b) Befüllung offener Produktmatrix Poren mittels des Mechanismus der elastischen Porenrelaxation über die Aufprägung einer die offenen Produktmatrix Poren verengende Deformation und die resultierende elastische Rückdeformation derselben in einem Füllfluid-Tauchbad erfolgt, wobei der durch die elastische Relaxation der offenen Produktmatrix Poren erzeugte Saugdruck die Porenfüllung bewirkt.
Verfahren nach den Ansprüchen 20, 21 und 23, dadurch gekennzeichnet, dass die zur (b) Befüllung der offenen Produktmatrix Poren mittels des Mechanismus der elastischen Porenrelaxation zur Porendeformation aufzuwendende Kraft über eine Druckbeanspruchung des HMEC Extrudatstranges zwischen zwei Walzenelementen im Füllfluid-Tauchbad kontinuierlich erfolgt.
Verfahren nach den Ansprüchen 20, 21 und 23, dadurch gekennzeichnet, dass die zur (b) Befüllung der offenen Produktmatrix Poren mittels des Mechanismus der elastischen Porenrelaxation zur Porendeformation aufzuwendende Kraft über eine partielle Vakuumbeanspruchung geschnittener HMEC Extrudatstrangteile im hermetisch gekapselten Füllfluid-Tauchbad quasikontinuierlich erfolgt.
Verfahren nach den Ansprüchen 20 und 21, dadurch gekennzeichnet, dass die (c) Befüllung offener Produktmatrix Poren mittels des Mechanismus der Infusion erfolgt, wobei das Füllfluid über Injektionsnadeln in die geschäumten Produktmatrix Poren injiziert und sowohl vorab offene als auch durch die Nadeleinstiche neu geschaffene Poren bzw. Verbindungskanäle zwischen zuvor geschlossenen Poren gefüllt werden.
Verfahren nach den Ansprüchen 20 und 21, dadurch gekennzeichnet, dass die (d) Befüllung offener Produktmatrix Poren mittels Diffusion erfolgt, wobei das Füllfluid auf Temperaturen unterhalb dessen Siedetemperatur oder unterhalb einer kritischen Veränderungstemperatur für seine sensorische oder nutritive Funktionalität im Tauchbad erwärmt wird und den kontinuierlich durch dieses hindurchbewegten geschäumten, mit offenen Schaumporen beinhalteten HMEC Extrudatstrang überspült, sowie über die Aufprägung einer Ultraschallwellen-Beanspruchung bei einer Frequenz im Bereich 10-50 kHz und einer volumetrischen Ultraschalleistung von 0.1-0.5 kW/Liter eine Erhöhung der Diffusionsrate bewirkt wird.
Verfahren nach den Ansprüchen 20 und 21, dadurch gekennzeichnet, dass die (d) Befüllung offener Produktmatrix Poren mittels Diffusion erfolgt, wobei das Füllfluid auf Temperaturen unterhalb dessen Siedetemperatur oder unterhalb einer kritischen Veränderungstemperatur für seine sensorische oder nutritive Funktionalität im Tauchbad erwärmt wird und den kontinuierlich durch dieses hindurchbewegten geschäumten, mit offenen Schaumporen beinhalteten HMEC Extrudatstrang überspült, sowie über die Aufprägung einer Ultraschallwellen-Beanspruchung bei einer Frequenz im Bereich 10-50 kHz und einer volumetrischen Ultraschalleistung von 0.1-0.5 kW/Liter eine Erhöhung der Diffusionsrate, sowie die Öffnung weiterer zunächst noch geschlossener Poren bewirkt wird.
Vorrichtung zur Befüllung offener Porenanteile für Produkte gemäß Anspruch 1 und einem oder mehrerer der Ansprüche 2-19, gemäß Verfahren nach Anspruch 20 und einem oder mehrerer der Folgeansprüche 21-28, dadurch gekennzeichnet, dass diese die teilweise bis vollständige Befüllung zur Produktoberfläche hin offener Schaumporen unter Anwendung der vier Befüllungs-Mechanismen: (a) Befüllung mittels Kapillarkräften (BK), (b) Befüllung mittels elastischer Porenrelaxation (BE), (c) Befüllung durch Infusion (Bl) und (d) Befüllung durch Diffusion (BD) einzeln oder in Kopplung ermöglicht.
Vorrichtung zur Befüllung offener Porenanteile für Produkte gemäß Anspruch 29 dadurch gekennzeichnet, dass diese unter Anwendung der vier Befüllungsmechanismen (a) Befüllung mittels Kapillarkräften (BK), (b) Befüllung mittels elastischer Porenrelaxation (BE), (c) Befüllung durch Infusion (Bl) und (d) Befüllung durch Diffusion (BD) einzeln oder in Kopplung in enger bis direkter Verbindung mit der HMEC Technologie angeordnet sind.
Vorrichtung nach den Ansprüchen 29 und 30, dadurch gekennzeichnet, dass zur (a) Befüllung offener Produktmatrix Poren mittels Kapillarkräften ein Porenfüllfluid-Tauchbad an die HMEC Extruderdüse angesetzt ist, und der aus der Extruderdüse austretende elastisch flexible Extrudatstrang mittels einer Rollenanordnung kontinuierlich durch das Tauchbad geführt wird, wobei Rollenanordnung und Tauchbad derart ausgeführt sind, dass eine Verweilzeit des im Porenfüllfluid eingetauchten Extrudatstranges zwischen 5-10 Sekunden, anpassbar an Extrusionsgeschwindigkeit bzw. des Extrudatmassenstrom in weiten Grenzen gegeben ist.
Vorrichtung nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, dass über eine Verstellung des vertikalen Abstandes zwischen aufeinanderfolgenden im Tauchbad angeordneten Extrudatstrang-Umlenkrollen die Eintauchlänge des HMEC Extrudatstranges im Porenfüllfluid-Tauchbad dynamisch an dessen Düsenaustrittsgeschwindigkeit bzw. Extrudatmassenstrom derart angepasst wird, dass eine vorgegebene Verweilzeit im Tauchbad gewährleistet ist.
Vorrichtung nach den Ansprüchen 29 und 30, dadurch gekennzeichnet, dass zur Befüllung offener Produktmatrix Poren mittels Mechanismus (b) unter Nutzung elastischer Porendeformationsrelaxation der offene Schaumporen beinhaltende HMEC Extrudatstrang im Porenfüllfluid-Tauchbad zwischen zwei Druckkraft- oder Druckdeformations-kontrollierten Walzen durch Pressung deformiert wird und nach Austritt aus dem Walzenspalt wieder elastisch rückdeformiert, wobei unter Pressung das eingeschlossene Gasvolumen aus den offenen Poren unter Fluidniveau im Tauchbad austritt sowie zur Fluidoberfläche flotiert, und bei der elastischen Rückdeformation der offenen Extrudatporen das Tauchbad-Porenfüllfluid in diese eingesogen wird.
Vorrichtung nach den Ansprüchen 29, 30 und 33, dadurch gekennzeichnet, dass zur Befüllung offener Produktmatrix Poren mittels Mechanismus (b) unter Nutzung elastischer Porendeformationsrelaxation der offene Schaumporen beinhaltende HMEC Extrudatstrang in Teile definierter Länge geschnitten, in ein hermetisch verschliessbares Porenfüllfluid-Tauchbad eingebracht und nach erfolgtem Verschluss partielles Vakuum im Bereich 10 -100 mbar für 5-30 s appliziert und wieder entspannt wird, wobei unter Vakuumbeaufschlagung das eingeschlossene Gasvolumen aus den offenen Poren unter Fluidniveau im Tauchbad austritt sowie zur Fluidoberfläche flotiert, und bei der elastischen Rückdeformation der offenen Extrudatporen in Folge Druckanstieg das Tauchbad-Porenfüllfluid in diese eingesogen wird.
Vorrichtung nach den Ansprüchen 29 und 30, dadurch gekennzeichnet, dass zur Befüllung offener Produktmatrix Poren mittels Mechanismus (c) durch Infusion, zwei rotierbar aufgehängte Nadelwalzen bestückt mit Hohlnadeln mit Innendurchmessern zwischen 0.3 - 5 mm angeordnet sind, zwischen welchen das bandförmig extrudierte Produkt geführt wird, und die Nadelpenetrationstiefe produktformabhängig zwischen 1-20 mm sowie die Einstich-Anzahldichte zwischen 1- 49 / cm² eingestellt sind, wobei das Porenfüllfluid mittels Kolbendosierpumpe über eine Hohlwelle in einen Nadelwalzeninnenraum transportiert und aus diesem durch die den Extrudatstrang penetrierenden Hohlnadeln in diesen volumetrisch injiziert wird.
Vorrichtung nach den Ansprüchen 29, 30 und 35, dadurch gekennzeichnet, dass zur Befüllung offener Produktmatrix Poren mittels Mechanismus (c) durch Infusion, ein mit Hohlnadeln bestückter Stempel mit Hohlnadel-Innendurchmessern zwischen 0.3 - 5 mm über einer Lochplatte mit auf die Nadelanordnung am Stempel geometrisch abgestimmter Lochanordnung, das kontinuierlich über diese Lochplatte geführte bandförmig extrudierte geschäumte Produkt unter periodischer Absenkung mittels der Hohlnadeln penetriert, und über diese mit dem Porenfüllfluid über eine Kolbenpumpe volumetrisch geregelt, beaufschlagt.
Vorrichtung nach den Ansprüchen 29 und 30, dadurch gekennzeichnet, dass zur Befüllung offener Produktmatrix Poren mittels Mechanismus (d) durch Diffusion, der geschäumte und offene Poren beinhaltende HMEC Extrudatstrang durch ein Tauchbad mit auf Temperaturen unterhalb dessen Siedetemperatur oder unterhalb einer kritischen Veränderungstemperatur für seine sensorische oder nutritive Funktionalität eingestelltem Porenfüllfluid kontinuierlich geführt wird, wobei die Wandungen des Tauchbades mit Ultraschall-Sonotroden bestückt bei US Frequenzen im Bereich 10-50 kHz und einer volumetrischen Ultraschalleistung von 0.1-0.5 kW/Liter die Schallwellen auf das Porenfüllfluid und die offen-poröse Extrudatmatrix einwirken lassen, was eine Erhöhung der Diffusionsrate bewirkt.
Verwendung des Produktes nach Anspruch 1 und einem oder mehrerer der folgenden Ansprüche 2-19 als in seinen sensorischen, nutritiven und gesundheitsunterstützenden Eigenschaften für bestimmte Konsumenten oder Patienten-Zielgruppen maßgeschneidertes bzw. personalisiertes Lebensmittel.
Verwendung des Produktes gemäß Anspruch 38 als in seinen sensorischen, nutritiven und gesundheitsunterstützenden Eigenschaften personalisiertes pflanzenprotein-basiertes Fleischanalog, dadurch gekennzeichnet, dass die geschäumte pflanzenprotein-basierte Produktmatrix einen offenen Porenanteil beinhaltet, welcher erfindungsgemäß mit einem ein- oder mehrphasigen Fluidsystem befüllt wird, das (i) fleischrelevante Geschmacks- und Aromakom-ponenten, oder (ii) nutritiv relevante B-Vitamine, insbesondere B12 sowie weitere Vitamine und Mineralien, insbesondere bioverfügbare Eisenverbindungen, oder (iii) Kombinationen aus (i) und (ii) enthält.
Verwendung des Produktes gemäß Ansprüchen 38 und 39 als in seinen sensorischen, nutritiven und gesundheitsunterstützenden Eigenschaften personalisiertes pflanzenprotein-basiertes Fleischanalog, dadurch gekennzeichnet, dass die geschäumte, offene Poren beinhaltende Produktmatrix vom Konsumenten selbst einer Füllung der offenen Poren unterzogen wird durch Einlegen und mehrfach periodisches Zusammenpressen in einer individuell zusammengestellten auf die persönlichen sensorischen, nutritiven und gesundheitsunterstützenden Funktionen abgestimmten fluiden Phase, wobei letztere gegebenenfalls einer der Lebensmittelkategorien: Suppen, Saucen, Dressings, Getränken oder Schmelzen entspricht