DE102022129184A1

DE102022129184A1 - Verfahren zur Herstellung eines proteinhaltigen Lebensmittels oder Futtermittels, und proteinhaltiges Lebensmittel oder Futtermittel

Info

Publication number: DE102022129184A1
Application number: DE102022129184.7A
Authority: DE
Inventors: Tanja Wessinger; Wasmuht Isabel; Martin Hahn
Original assignee: Gelita AG
Current assignee: Gelita AG
Priority date: 2022-11-04
Filing date: 2022-11-04
Publication date: 2024-05-08
Also published as: WO2024094891A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines proteinhaltigen Lebensmittels oder Futtermittels, umfassend die Schritte:- Bereitstellen einer formbaren Grundmasse, die mindestens einen Nebenstrom aus der Lebensmittelindustrie umfasst, wobei die formbare Grundmasse einen Proteingehalt von ca. 9 bis ca. 80 Gew.% und einen PDCAAS von ca. 0,5 oder mehr aufweist;- Herstellen des proteinhaltigen Lebensmittels oder Futtermittels, oder eine Vor- oder Zwischenproduktes, aus der formbaren Grundmasse durch ein mechanisches Formgebungsverfahren; und- optional Weiterverarbeiten des Vor- oder Zwischenproduktes zu dem proteinhaltigen Lebensmittel oder Futtermittel.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines proteinhaltigen Lebensmittels oder Futtermittels.
Die Erfindung betrifft ferner ein proteinhaltiges Lebensmittel oder Futtermittel, welches gemäß diesem Verfahren hergestellt ist.
Proteinhaltige Lebensmittel sind wichtig für die Humanernährung. Ein wesentlicher Bestandteil der menschlichen Ernährung im Hinblick auf die nötige Proteinversorgung ist der Verzehr von sehr proteinhaltigen Lebensmitteln, wie z.B. Eiern, Fisch, Fleisch, Hülsenfrüchten, Milchprodukten und Nüssen.
Die Qualität von verschiedenen Proteinen für die menschliche Ernährung kann mittels des „Protein Digestibility Corrected Amino Acid Score“ (PDCAAS) charakterisiert werden. Diese Kennzahl beschreibt die Qualität des Proteins auf Basis des menschlichen Proteinbedarfs (Aminosäureindex) und der menschlichen Verdauungsmöglichkeit (faecale Verdaulichkeit). Der PDCAA kann Werte zwischen 0 (=niedrigste Qualität) und 1 (=höchste Qualität) annehmen. Werden unterschiedliche Lebensmittel kombiniert und gemeinsam aufgenommen, so kann der PDCAAS gesteigert werden. Bei einer Kombination von beispielsweise Hülsenfrüchten, Gemüse und Getreide kann insgesamt eine ähnlich hohe Proteinqualität erreicht werden wie bei Proteinen tierischer Herkunft.
Um den weltweiten Bedarf an Protein für die menschliche Ernährung auch in Zukunft decken zu können, werden nachhaltige Ressourcen zur Herstellung von proteinhaltigen Lebensmitteln benötigt, insbesondere durch vermehrten Ersatz von tierischen Proteinquellen durch pflanzliche Alternativen. Gleichzeitig werden der Wunsch und die Nachfrage der Verbraucher nach nicht-tierischen proteinhaltigen Lebensmittel im Rahmen einer vegetarischen oder veganen Ernährung immer größer. Dabei soll das Lebensmittel möglichst nachhaltig (d.h. unter Schonung von Ressourcen hergestellt) und natürlich (d.h. wenig industriell verarbeitet) sein.
Für den Verbraucher ist es generell deutlich komfortabler, wenn das Protein in ausreichender Menge und hochwertiger Qualität bereits in fertigen Produkten enthalten ist, welche als Nahrungsmittel konsumiert werden, als wenn er das Protein z.B. über Nahrungsergänzungsmittel supplementieren muss.
Viele proteinhaltige vegetarische Lebensmittelprodukte, wie z.B. Fleischersatzprodukte, weisen entweder eine sehr lange Zutatenliste auf, da es sich um hoch verarbeitete Lebensmittel handelt, oder sie bieten nicht die fleischähnliche Textur, die es bei Fleischersatzprodukten zu imitieren gilt, so dass das Produkt z.B. zäh oder zu weich ist.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein nachhaltiges Lebensmittel oder Futtermittel und ein Verfahren zu seiner Herstellung vorzuschlagen.
Diese Aufgabe wird bei dem Verfahren der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass es folgende Schritte umfasst:

- Bereitstellen einer formbaren Grundmasse, die mindestens einen Nebenstrom aus der Lebensmittelindustrie umfasst, wobei die formbare Grundmasse einen Proteingehalt von ca. 9 bis ca. 80 Gew.% und einen PDCAAS von ca. 0,5 oder mehr aufweist;
- Herstellen des proteinhaltigen Lebensmittels oder Futtermittels, oder eine Vor- oder Zwischenproduktes, aus der formbaren Grundmasse durch ein mechanisches Formgebungsverfahren; und
- optional Weiterverarbeiten des Vor- oder Zwischenproduktes zu dem proteinhaltigen Lebensmittel oder Futtermittel.

Das erfindungsgemäße Verfahren nutzt einen oder mehrere Nebenströme aus der Lebensmittelindustrie, um daraus proteinhaltige Lebensmittel für die menschliche oder tierische Ernährung herzustellen (wenn im Folgenden von Lebensmitteln die Rede ist, gelten die Ausführungen sinngemäß jeweils auch für Futtermittel, darunter auch Tiernahrungsmittel für Heimtiere). Mit dem Begriff „Nebenströme“ sind im Rahmen der Erfindung zum einen Produkte oder Produktanteile gemeint, die bei der Herstellung oder Verarbeitung eines Lebensmittels unvermeidlich anfallen, ohne dass sie selbst Ziel des Herstellungsverfahrens waren. Weiterhin fallen darunter auch überproduzierte Lebensmittel, die sonst z.B. einem Rework zugeführt oder verworfen werden müssten. Durch die Verwertung dieser Nebenströme können die erfindungsgemäßen Lebensmittel besonders nachhaltig und Ressourcen schonend erzeugt werden.
Die Nebenströme werden für das erfindungsgemäße Verfahren so ausgewählt und ggf. miteinander kombiniert, dass eine formbare Grundmasse bereitgestellt werden kann, die mittels eines mechanischen Formgebungsverfahrens verarbeitbar ist. Vor der mechanischen Formgebung können weitere Verfahrensschritte erfolgen, wie weiter unten im Einzelnen beschrieben wird. Die mechanische Formgebung kann unmittelbar das Lebensmittel als Endprodukt ergeben, z.B. ein Fleischersatzprodukt, oder ein Vor- oder Zwischenprodukt, das anschließend zu dem Lebensmittel weiterverarbeitet wird. Im Sinne einer Weiterverarbeitung kann das Vor- oder Zwischenprodukt auch einem Lebensmittel zugesetzt werden.
Das erfindungsgemäße Lebensmittel kann ein Fleischersatzprodukt sein, bei dem im Hinblick auf den Proteingehalt und die Proteinqualität relativ hohe Anforderungen gestellt werden. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren können jedoch auch eine Vielzahl von anderen Arten von Lebensmitteln hergestellt werden, wie z.B. Teigwaren, Backwaren, Cerealienflocken bzw. entsprechende Ersatzprodukte. Die Lebensmittel können herzhaft oder süß sein. Insofern kann der Proteingehalt der formbaren Grundmasse über einen weiten Bereich variieren, je nach Art des herzustellenden Lebensmittels.
Die formbare Grundmasse kann bei verschiedenen Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens insbesondere einen Proteingehalt von ca. 15 Gew.% oder mehr, von ca. 20 Gew.% oder mehr, von ca. 25 Gew.% oder mehr, von ca. 30 Gew.% oder mehr, von ca. 35 Gew.% oder mehr, oder von ca. 40 Gew.% oder mehr aufweisen. Diese Angaben beziehen sich jeweils auf die Trockenmasse der formbaren Grundmasse; dies gilt entsprechend auch für alle weiteren Angaben zu deren quantitativen Zusammensetzung.
Als Obergrenze kann die formbare Grundmasse insbesondere einen Proteingehalt von bis zu ca. 70 Gew.%, von bis zu ca. 60 Gew.% oder von bis zu ca. 50 Gew.% aufweisen. Besonders vorteilhaft ist in vielen Fällen ein Proteingehalt der formbaren Grundmasse von ca. 30 bis ca. 70 Gew.%.
Die formbare Grundmasse weist erfindungsgemäß einen PDCAAS von ca. 0,5 oder mehr auf. Bevorzugt liegt der PDCAAS bei ca. 0,7 oder mehr, insbesondere bei ca. 0,85 oder mehr. Entsprechend hohe PDCAAS-Werte ermöglichen die Herstellung von hochwertigen proteinhaltigen Lebensmitteln, wir z.B. von Fleischersatzprodukten.
Wie bereits erwähnt, handelt es sich bei den Nebenströmen um Neben- oder Restprodukte aus der Lebensmittelindustrie. Grundsätzlich können für das erfindungsgemäße Verfahren jegliche Produkte dieser Art eingesetzt werden, sofern sie für den menschlichen bzw. tierischen Verzehr geeignet und unschädlich sind. Im Hinblick auf einen nachhaltigen Einsatz von Ressourcen kommen im Rahmen der Erfindung zwar bevorzugt pflanzliche Rohstoffe zum Einsatz, jedoch sind explizit auch tierische Rohstoffe möglich.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird der mindestens eine Nebenstrom bei der Verarbeitung von pflanzlichen Ausgangsmaterialien in der Lebensmittelindustrie erhalten, insbesondere als Neben- oder Restprodukt. Insbesondere kann der mindestens eine Nebenstrom ausgewählt sein aus Nebenströmen aus der Brotherstellung, der Bierherstellung, der Tofu-Herstellung, der Stärkeverarbeitung, der Ölsaatenverarbeitung, der Nussverarbeitung, der Getreideverarbeitung, der Kartoffelverarbeitung, der Leguminosenverarbeitung, der Obst- und Gemüseverarbeitung, der Fischverarbeitung, der Algenverarbeitung und der Herstellung von pflanzlichen Milchersatzprodukten.
Die formbare Grundmasse kann entweder einen einzigen Nebenstrom umfassen, wenn dieser einen Proteingehalt von ca. 9 bis ca. 80 Gew.% und einen PDCAAS von ca. 0,5 oder mehr aufweist. In diesem Fall ist es günstig, wenn dieser einzige Nebenstrom die oben für die formbare Grundmasse angegebenen, bevorzugten Proteingehalte und PDCAAS-Werte aufweist.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst die formbare Grundmasse eine Mischung aus verschiedenen Nebenströmen mit unterschiedlichen Proteingehalten und/oder PDCAAS-Werten. In diesem Fall umfasst das Bereitstellen der formbaren Grundmasse ein Mischen der verschiedenen Nebenströme, wobei die Art und Mengenanteile der Nebenströme so gewählt werden, dass eine oder mehrere Eigenschaften der Grundmasse eingestellt werden, die ausgewählt sind aus Formbarkeit, Textur, Proteingehalt, PDCAAS und Geschmack. Auf diese Weise ist es möglich, sowohl die Verarbeitbarkeit der Grundmasse als auch die Eigenschaften des hergestellten Lebensmittels über einen weiten Bereich einzustellen und zu optimieren.
Neben Protein enthält der mindestens eine Nebenstrom typischerweise noch weitere Nährstoffe, so dass mit dem erfindungsgemäßen Verfahren bevorzugt ein vollwertiges Lebensmittel oder Futtermittel hergestellt werden kann.
Günstig ist es, wenn die formbare Grundmasse mindestens einen Nebenstrom umfasst mit einem Kohlenhydratgehalt von ca. 30 Gew.% oder mehr, von ca. 40 Gew.% oder mehr, oder von ca. 50 Gew.% oder mehr. Als Kohlenhydrat kann der Nebenstrom insbesondere Stärke und/oder Zucker enthalten. Durch einen Anteil an Stärke kann die Formbarkeit der Grundmasse verbessert werden.
Der Fettgehalt der eingesetzten Nebenströme kann je nach Quelle sehr unterschiedlich sein. Die formbare Grundmasse umfasst bevorzugt mindestens einen Nebenstrom mit einem Fettgehalt von ca. 0,5 Gew.% oder mehr, von ca. 1 Gew.% oder mehr, von ca. 5 Gew.% oder mehr, von ca. 10 Gew.% oder mehr, von ca. 20 Gew.% oder mehr, von ca. 30 Gew.% oder mehr, von ca. 40 Gew.% oder mehr, oder von ca. 50 Gew.% oder mehr.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens umfasst die formbare Grundmasse mindestens einen Nebenstrom, dessen Gehalt an Protein, Kohlenhydrat und Fett insgesamt ca. 40 Gew.% oder mehr beträgt, bevorzugt ca. 50 Gew.% oder mehr, weiter bevorzugt ca. 60 Gew.% oder mehr.
Die formbare Grundmasse kann auch Ballaststoffe enthalten. Bevorzugt umfasst die formbare Grundmasse mindestens einen Nebenstrom mit einem Ballaststoffgehalt von ca. 4 Gew.% oder mehr, von ca. 8 Gew.% oder mehr, oder von ca. 15 Gew.% oder mehr.
Es kann auch bevorzugt sein, wenn die formbare Grundmasse mindestens einen Nebenstrom mit einem Anteil an Fasern umfasst, wobei die Fasern bevorzugt aus Polysacchariden gebildet sind, insbesondere aus Zellulose. Durch einen solchen Faseranteil kann eine entsprechende faserige Textur der Grundmasse bzw. des hergestellten Lebensmittels erreicht werden, was z.B. bei Fleischersatzprodukten gewünscht sein kann.
Mit besonderem Vorteil kann z.B. auch ein Nebenstrom aus der Algenverarbeitung mit einem Anteil an Fasern eingesetzt werden. Solche Restprodukte fallen bei der Extraktion von Hydrokolloiden aus Algen an. Aufgrund des „fischigen“ Geschmacks kann eine formbare Grundmasse mit einem faserigen Nebenstrom aus Algen z.B. zur Herstellung von Fischersatzprodukten verwendet werden.
Zusätzlich zu dem mindestens einen Nebenstrom, der als Ganzes in der formbaren Grundmasse enthalten ist, kann die Grundmasse ferner mindestens eine Komponente umfassen, die durch Extraktion aus einem Nebenstrom aus der Lebensmittelindustrie erhalten wird. Bevorzugt ist diese mindestens eine Komponente ausgewählt ist aus proteinreichen, kohlenhydratreichen, fettreichen und/oder ballaststoffreichen Komponenten. Auf diese Weise kann nicht nur das Nährstoffprofil des hergestellten Lebensmittels optimiert werden, sondern auch die technologischen Eigenschaften der Grundmasse bzw. des Lebensmittels wie z.B. Bindung, Zähigkeit und Bruch können durch den Zusatz solcher Komponenten gezielt angepasst werden. Dass die betreffenden Komponenten ihrerseits aus Nebenströmen extrahiert werden, trägt zur Nachhaltigkeit des hergestellten Lebensmittels bei. Als Beispiel kann hier die Extraktion von Weizenprotein aus Nebenströmen der Brotherstellung (z.B. aus altbackenem Brot) genannt werden, um mit diesem Weizenprotein einen anderen Nebenstrom anzureichern.
Um den Proteingehalt und die Proteinqualität (PDCAAS) des hergestellten Lebensmittels weiter zu optimieren, kann es besonders vorteilhaft sein, wenn die formbare Grundmasse ferner eine proteinreiche Komponente umfasst. Diese proteinreiche Komponente, die nicht zwingend aus einem Nebenstrom stammen muss, ist bevorzugt ausgewählt aus Molkenproteinen, Sojaproteinen, Eiproteinen, Kollagen und deren Hydrolysaten, insbesondere Kollagenhydrolysat, sowie aus Proteinen und deren Hydrolysaten aus Getreiden (z.B. Weizen, Gerste, Hafer, Reis, Mais), Pseudocerealien (z.B. Buchweizen, Amarant, Quinoa, Chia), Leguminosen (z.B. Soja, Erbsen, Ackerbohne, Lupine, Linse, Kichererbse), Knollengemüsen (z.B. Kartoffel), Ölsaaten (z.B. Raps, Sonnenblume, Hanf, Lein, Sesam, Kürbis), Nüssen (z.B. Mandel, Erdnuss, Cashew, Pistazie, Walnuss, Kokosnuss), Insekten und Algen (Mikroalgen und Makroalgen).
Zusätzlich zu dem mindestens einen Nebenstrom und ggf. den extrahierten Komponenten und/oder proteinreichen Komponenten kann die formbare Grundmasse weitere Zusätze umfassen, in der Regel in untergeordneten Mengen, um insbesondere Geschmack und Aussehen des Lebensmittels zu optimieren. Solche Zusätze sind bevorzugt ausgewählt aus Würzmitteln, Aromastoffen, Kochsalz, Zuckern, Zuckerersatzstoffen und Farbstoffen. Durch eine entsprechende Auswahl der Nebenströme können diese Zusätze jedoch im Vergleich zu vielen industriell hergestellten Lebensmitteln reduziert werden, so dass auch die Zutatenliste verkürzt werden kann.
Je nach Art des eingesetzten Nebenströme und der gewünschten Eigenschaften des herzustellenden Lebensmittels können bei dem erfindungsgemäßen Verfahren vor der mechanischen Formgebung weitere Verfahrensschritte vorgesehen sein. Insbesondere kann die formbare Grundmasse vor der mechanischen Formgebung durchmischt, zerkleinert und/oder vermahlen werden. So kann insbesondere die Verarbeitbarkeit für die nachfolgende Formgebung als auch die Textur des hergestellten Lebensmittels optimiert werden.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die formbare Grundmasse eine makroskopisch homogene Struktur auf. Dies führt zu einer glatten Textur des hergestellten Lebensmittels, die sich beim Verzehr nicht „körnig“ anfühlt.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist die formbare Grundmasse eine partikuläre Struktur auf, bevorzugt mit einer Partikelgröße im Bereich von ca. 80 µm bis ca. 1,6 mm. Die Partikelgröße kann durch entsprechende Verfahren zur Zerkleinerung der Grundmasse eingestellt werden.
Der Wassergehalt der formbaren Grundmasse kann über einen weiten Bereich variieren, je nach Art der mechanischen Formgebung (z.B. Nass- oder Trockenextrusion) und der Art des herzustellenden Lebensmittels. Typischerweise weist die Grundmasse einen Wassergehalt von bis zu ca. 70 Gew.% auf, beispielsweise von bis zu ca. 10 Gew.%, von ca. 10 bis ca. 20 Gew.%, von 20 bis ca. 30 Gew.%, von ca. 30 bis ca. 40 Gew.%, von ca. 40 bis ca. 50 Gew.%, von ca. 50 bis ca. 60 Gew.% oder ca. 60 bis ca. 70 Gew.%.
Der Wassergehalt der formbaren Grundmasse kann vor dem mechanischen Formgebungsverfahren reduziert werden, z.B. durch den Einsatz verschiedener Trocknungsverfahren, die im Bereich der Lebensmittelverarbeitung bekannt sind. In anderen Fällen kann es erforderlich sein, den Wassergehalt durch Zugabe von Wasser zu erhöhen.
Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens umfasst das mechanische Formgebungsverfahren ein Einbringen der formbaren Grundmasse in Hohlformen. In den Hohlformen kann die Grundmasse vor dem Entformen erhitzt und/oder getrocknet werden. Bei diesem diskontinuierlichen Verfahren werden aus der Grundmasse einzelne Stücke geformt, die entweder bereits das fertige Lebensmittel darstellen oder ein Vor- oder Zwischenprodukt, welches zu dem Lebensmittel weiterverarbeitet wird (oder einem Lebensmittel zugesetzt wird).
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform umfasst das mechanische Formgebungsverfahren ein Extrudieren der formbaren Grundmasse. Bei diesem kontinuierlichen Verfahren wird aus der Grundmasse ein Strang gebildet, der in einzelne Abschnitte oder Stücke unterteilt werden kann. Diese Abschnitte oder Stücke stellen entweder bereits das fertige Lebensmittel dar oder ein Vor- oder Zwischenprodukt, welches zu dem Lebensmittel weiterverarbeitet wird (oder einem Lebensmittel zugesetzt wird). Durch die Wahl der Extrusionsdüse kann die Querschnittsform und -größe des Stranges in einem weiten Bereich variiert werden.
Bevorzugt wird die formbare Grundmasse vor und/oder beim Extrudieren homogenisiert, insbesondere durch die Verwendung eines Einzelschnecken- oder Doppelschneckenextruders. Hierbei kann die Grundmasse intensiv durchmischt und durchgeknetet werden. Typische Drehzahlen der Extruderschnecke liegen im Bereich von 100 bis 400 min^-1.
Besonders günstig ist im Rahmen der Erfindung eine Koch- oder Heißextrusion, bei der die formbare Grundmasse beim Extrudieren erhitzt wird. Parallel zur Formgebung erfolgt somit ein Garen der Grundmasse. Hierbei ist es bevorzugt, wenn die formbare Grundmasse auf eine Temperatur von ca. 70 °C oder mehr erhitzt wird, weiter bevorzugt auf eine Temperatur von ca. 100 °C oder mehr. Beispielsweise kann die Grundmasse bei einer Temperatur von 110 bis 180 °C und einem Druck von 100 bis 250 bar extrudiert werden, wobei die Verweilzeit der Grundmasse im Heißextruder zwischen 10 und 60 s beträgt.
Bei der Kochextrusion kann auch der Wassergehalt der formbaren Grundmasse reduziert werden. Der Wassergehalt des Extrudats ist dabei die entscheidende Kenngröße für die Differenzierung der Kochextrusion in Trockenextrusion (<40 Gew.% Produktfeuchte) und Nassextrusion (>40 Gew.% Produktfeuchte).
Bei der sog. thermoplastischen Trockenextrusion wird die formbare Grundmasse durch hohe mechanische Scherung zum Kochen und Expandieren gebracht. Die Expansion des Produktes wird über eine kurze Düse am Ende des Prozessraums begünstigt. Nach Düsenaustritt kommt es durch die Entspannung des Druckes zum schlagartigen Verdampfen des überhitzten Wassers und durch die entstehenden Wasserblasen zu einer zusätzlichen Expansion des Extrudats. Durch diesen Prozess entsteht eine poröse Produktstruktur. Die Trockenextrusion eignet sich zur Herstellung von Extrudaten mit einem schwammartigen oder faserigen Netzwerk bzw. zur Herstellung expandierter bis feinfaseriger Extrudate. Solche Trockenextrudate können z.B. als Flocken, ggf. in rehydrierter Form, weiterverarbeitet oder einem anderen Lebensmittel zugesetzt werden.
Bei der Nassextrusion wird die formbare Grundmassen mit einem Wassergehalt von über 40 Gew.% gekocht. Nach dem Erreichen sehr hoher Temperaturen im Extrudergehäuse wird die heiße Schmelze durch eine lange Kühldüse mit Temperaturen unter 80 °C gefördert. Dies führt zur Ausbildung einer ausgerichteten Produkttextur. Je nach Zusammensetzung der Grundmasse können auf diese Weise Extrudate hergestellt werden, die eine muskelfleischartige, langfaserige, bissfeste Textur aufweisen und direkt als Lebensmittel verwendbar sind, insbesondere als Fleischersatzprodukte.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ferner ein proteinhaltiges Lebensmittel oder Futtermittel mit einen Proteingehalt von ca. 9 bis ca. 80 Gew.% und einen PDCAAS von ca. 0,5 oder mehr, welches gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt ist.
Günstigerweise weist das erfindungsgemäße Lebensmittel oder Futtermittel einen Proteingehalt von ca. 20 Gew.% oder mehr, bevorzugt von ca. 35 Gew.% oder mehr, weiter bevorzugt von ca. 50 Gew.% oder mehr auf, und einem PDCAAS von ca. 0,7 oder mehr, bevorzugt von 0,85 oder mehr.
Das erfindungsgemäße Lebensmittel kann z.B. ausgewählt sein aus Fleischersatzprodukten, Fischersatzprodukten, Teigwaren, Backwaren, Backmischungen, Gebäck, Snackprodukten, Cerealienflocken und Riegeln. Das erfindungsgemäße Futtermittel kann z.B. ein Tiersnack sein.
Weitere Vorteile und bevorzugte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Lebensmittels oder Futtermittels wurden bereits im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren beschrieben.
Die nachfolgenden Beispiele dienen der näheren Erläuterung der Erfindung, ohne diese in irgendeiner Weise zu beschränken.
Beispiele
Beispiel 1.1: Herstellung eines Trockenextrudates
Es wird eine extrudierbare Grundmasse aus einem Nebenstrom der Brotindustrie, beispielsweise altbackenes Brot und altbackene Brötchen, hergestellt. Das gesammelte Brot wird hierzu getrocknet (<11 Gew.% Wassergehalt) und vermahlen. Das hergestellte Brotmehl enthält neben den anderen Nährstoffen als relevante Komponenten ca. 9 Gew.% Protein, ca. 50 Gew.% Kohlenhydrate und ca. 8 Gew.% Ballaststoffe.
Das Brotmehl kann mit weiterem Protein zur Herstellung eines proteinreichen Lebensmittels angereichert werden. Zur Erhöhung des Proteingehaltes auf 30 Gew.% wird Protein beispielsweise in Form von Sojaprotein, Molkenprotein oder Kollagenhydrolysat hinzugegeben. Die Mischung wird einem Doppelschnecken-Extruder zur Kochextrusion, in diesem Fall zur Trockenextrusion, zugeführt. Die Schnecke verfügt über Förder-, Knet- und Rücklaufelemente. Unter Einwirkung von mechanischer und thermischer Energie wird das pulverförmige proteinhaltige Brotmehl mit Wasser zu einer formbaren Grundmasse plastifiziert, gekocht und zu einem feinfaserigen Extrudat pelletiert.
Die Prozessparameter sind die folgenden: Der Wassergehalt der Mischung im Extrusionsprozess beträgt zwischen 15 und 30 Gew.%. Die Temperatur liegt zwischen 55 und 145 °C. Der Druck liegt zwischen 20 und 45 bar. Die Schneckendrehzahl liegt bei über 100 min^-1.
Der Wassergehalt des pelletierten Extrudats liegt bei unter 15 Gew.%. Durch die thermoplastische Trockenextrusion wird ein schwammartiges bzw. faseriges Extrudat hergestellt.
Zur Herstellung eines Trockenextrudates mit einem Wassergehalt von unter 10 Gew.% werden folgende Prozessparameter genutzt: Der Wassergehalt der Mischung im Extrusionsprozess beträgt zwischen 5 und 20 Gew.%. Die Temperatur liegt zwischen 110 und 180 °C. Der Druck liegt zwischen 40 und 85 bar. Die Schneckendrehzahl liegt bei über 100 min^-1.
Beispiel 1.2: Herstellung eines Nassextrudates
Es wird eine extrudierbare Grundmasse aus einem Nebenstrom der Brotindustrie, beispielsweise altbackenes Brot und altbackene Brötchen, hergestellt. Das gesammelte Brot wird hierzu getrocknet (<11 Gew.% Wassergehalt) und vermahlen. Das hergestellte Brotmehl enthält ca. 9 Gew.% Protein, ca. 50 Gew.% Kohlenhydrate und ca. 8 Gew. % Ballaststoffe.
Das Brotmehl kann mit weiterem Protein zur Herstellung eines proteinreichen Lebensmittels angereichert werden. Zur Erhöhung des Proteingehaltes auf 30 Gew.% wird Protein beispielsweise in Form von Sojaprotein, Molkenprotein oder Kollagenhydrolysat hinzugegeben. Kollagenhydrolysat fungiert in diesem Beispiel auch als zuckerfreies Bindemittel. Die Mischung wird einem Doppelschnecken-Extruder zur Kochextrusion, in diesem Fall der Nassextrusion, zugeführt. Die Schnecke verfügt über Förder-, Knet- und Rücklaufelemente. Unter Einwirkung von mechanischer und thermischer Energie wird das pulverförmige proteinhaltige Brotmehl mit Wasser zu einer formbaren Grundmasse plastifiziert, gekocht und nach Abkühlung zu einem kompakten, gelartigen und faserigen Netzwerk extrudiert.
Die Prozessparameter sind die folgenden: Der Wassergehalt der Mischung im Extrusionsprozess beträgt zwischen 25 und 75 Gew.%. Die Temperatur liegt zwischen 20 und 65 °C. Der Druck liegt zwischen 6 und 65 bar. Die Schneckendrehzahl liegt bei unter 100 min^-1.
Der Wassergehalt des Extrudats liegt bei über 40 Gew.%. Die Extrudate besitzen eine fleischartige, langfaserige, bissfeste Textur.
Beispiel 1.3: Herstellung eines gemischten Trockenextrudates
Es wird eine extrudierbare Grundmasse aus einer Kombination von Nebenströmen der Lebensmittelindustrie, beispielsweise der Brot- und der Bierindustrie, hergestellt. Das altbackene Brot und altbackene Brötchen der Brotindustrie wird gesammelt, getrocknet (<11 Gew.% Wassergehalt) und vermahlen. Das hergestellte Brotmehl enthält ca. 9 Gew.% Protein, ca. 50 Gew.% Kohlenhydrate und ca. 8 Gew.% Ballaststoffe.
Die Biertreber der Bierindustrie werden ebenfalls gesammelt, getrocknet und vermahlen. Das Trebermehl enthält <11 Gew.% Wasser, ca. 25 Gew.% Protein und ca. 20 Gew.% Ballaststoffe. Beide Mehle werden miteinander vermischt, ca. 50 bis 90 Gew.% Brotmehl und ca. 10 bis 50 Gew.% Trebermehl.
Zusätzlich kann das vermischte Brot-/Trebermehl mit weiterem Protein zur Herstellung eines proteinreichen Lebensmittels angereichert werden. Zur Erhöhung des Proteingehaltes auf 30 Gew.% wird Protein beispielsweise in Form von Sojaprotein, Molkenprotein oder Kollagenhydrolysat hinzugegeben. Kollagenhydrolysat fungiert in diesem Beispiel auch als zuckerfreies Bindemittel.
Die Mischung wird einem Doppelschnecken-Extruder zur Kochextrusion, in diesem Fall zur Trockenextrusion, zugeführt. Die Schnecke verfügt über Förder-, Knet- und Rücklaufelemente. Unter Einwirkung von mechanischer und thermischer Energie wird das pulverförmige proteinhaltige Brot-/Trebermehl mit Wasser zu einer formbaren Grundmasse plastifiziert, gekocht und zu einem feinfaserigen Extrudat pelletiert.
Die Prozessparameter sind die folgenden: Der Wassergehalt der Mischung im Extrusionsprozess beträgt zwischen 15 und 30 Gew.%. Die Temperatur liegt zwischen 55 und 145 °C. Der Druck liegt zwischen 20 und 45 bar. Die Schneckendrehzahl liegt bei über 100 min^-1.
Der Wassergehalt des pelletierten Extrudats liegt bei unter 15%. Durch die thermoplastische Trockenextrusion wird ein schwammartiges bzw. faseriges Extrudat hergestellt.
Beispiel 2.1: Verwendung des Trockenextrudates
Das gemäß dem Beispiel 1.1 hergestellte Extrudat weist aufgrund des geringen Wassergehaltes eine hohe Haltbarkeit auf. Somit wird aus Resteströmen erneut ein haltbares Produkt generiert.
Das trockene Extrudat als Vor- oder Zwischenprodukt kann beispielsweise als Zutat in Produktformulierungen beim Lebensmittelhersteller oder Konsumenten verwendet werden, um erfindungsgemäße Lebensmittel herzustellen. Der Produktformulierung können weitere Zutaten zur Würzung oder zur Süßung hinzugefügt werden. Es ergeben sich mehrere Verwendungsmöglichkeiten für das trockene Extrudat in Lebensmittelformulierungen, z.B. zur Herstellung von:

• Fleischalternativen (z.B. Burgerpatties, Hackbällchen, Nuggets)
• Fischalternativen (z.B. Fischpatties)
• Snackprodukte (z.B. Chips, Cracker, Salzstangen, Grissini, Flips)
• Gebäck (z.B. Kekse)
• Cerealienflocken (z.B. für Müsli, Porridge oder in Riegeln)
• Croutons oder als knuspriges Würzmittel
• Teigwaren (z.B. Nudeln, Knödel)
• Backmischungen und Backwaren
• Riegel (z.B. Cerealienriegel, süße und herzhafte Riegel, Proteinriegel)

Die extrudierten Pellets eignen sich insbesondere zur Herstellung von Fleischalternativen (Fleischersatzprodukten). Sie sind rehydriert sehr gut formbar, zum Beispiel zu Burgerpatties oder Nuggets. Durch die faserige und poröse Struktur lassen sich Bissfestigkeit und Saftigkeit generieren. Dem aus den Pellets hergestellten rehydrierten Teig können zudem weitere Zutaten zur Würzung hinzugefügt werden.
Wird bei der Verarbeitung von Nebenströmen der formbaren Masse ein Nebenstrom der Algenverarbeitung hinzugefügt, so kann das trockene Extrudat zur Herstellung von Fischalternativen verwendet werden. Durch den Einsatz von Algenfasern wird ein Algengeschmack mit in das Extrudat eingetragen, welcher sich zur Herstellung solcher Produkte eignet.
Das trockene Extrudat kann beispielsweise auch zur Herstellung von Riegeln verwendet werden, indem entweder ein Teig geknetet wird, welcher in Riegelform gepresst oder geschnitten wird, oder das Extrudat wird wie bei einem Cerealienriegel als trockene Flakes eingesetzt und mit einem Ingrediens oder Überzug verbunden. Grundsätzlich können der Riegelformulierung weitere Zutaten wie zum Beispiel Würzmittel, Zucker bzw. Süßungsmittel und/oder Protein zugesetzt werden. Ist im Extrudat ebenfalls ein Nebenstrom der Algenverarbeitung verwendet worden, so ist die Herstellung eines „Seafood-Riegels“ möglich.
Weiterhin ist beispielsweise die Herstellung eines süßen Riegels ohne weitere Süßung möglich, sofern in dem Extrudat ein Nebenstrom der getreideverarbeitenden Lebensmittelindustrie, wie z.B. der Keks- und Gebäckindustrie, verwendet worden ist.
Beispiel 2.2: Verwendung des Nassextrudates
Das gemäß dem Beispiel 1.2 hergestellte Nassextrudat besitzt eine fleischartige, langfaserige, bissfeste Textur. Hierdurch eignet sich das Nasstexturat als Vor- oder Zwischenprodukt beispielsweise zur Weiterverarbeitung, ggf. mit weiteren Veredelungsschritten wie Panieren und/oder Marinieren, zu Fleischalternativen. Sofern im Extrudat auch ein Nebenstrom der Algenverarbeitung eingesetzt worden ist, ist z.B. auch die Herstellung einer Fischalternative möglich.

Claims

Verfahren zur Herstellung eines proteinhaltigen Lebensmittels oder Futtermittels, umfassend die Schritte: - Bereitstellen einer formbaren Grundmasse, die mindestens einen Nebenstrom aus der Lebensmittelindustrie umfasst, wobei die formbare Grundmasse einen Proteingehalt von ca. 9 bis ca. 80 Gew.% und einen PDCAAS von ca. 0,5 oder mehr aufweist;-Herstellen des proteinhaltigen Lebensmittels oder Futtermittels, oder eine Vor- oder Zwischenproduktes, aus der formbaren Grundmasse durch ein mechanisches Formgebungsverfahren; und - optional Weiterverarbeiten des Vor- oder Zwischenproduktes zu dem proteinhaltigen Lebensmittel oder Futtermittel.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die formbare Grundmasse einen Proteingehalt von ca. 15 Gew.% oder mehr, von ca. 20 Gew.% oder mehr, von ca. 25 Gew.% oder mehr, von ca. 30 Gew.% oder mehr, von ca. 35 Gew.% oder mehr, oder von ca. 40 Gew.% oder mehr aufweist.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die formbare Grundmasse einen Proteingehalt von bis zu ca. 70 Gew.%, von bis zu ca. 60 Gew.% oder von bis zu ca. 50 Gew.% aufweist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die formbare Grundmasse einen PDCAAS von ca. 0,7 oder mehr aufweist, bevorzugt von ca. 0,85 oder mehr.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der mindestens eine Nebenstrom bei der Verarbeitung von pflanzlichen Ausgangsmaterialien in der Lebensmittelindustrie erhalten wird, insbesondere als Neben- oder Restprodukt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der mindestens eine Nebenstrom ausgewählt ist aus Nebenströmen aus der Brotherstellung, der Bierherstellung, der Tofu-Herstellung, der Stärkeverarbeitung, der Ölsaatenverarbeitung, der Nussverarbeitung, der Getreideverarbeitung, der Kartoffelverarbeitung, der Leguminosenverarbeitung, der Obst- und Gemüseverarbeitung, der Fischverarbeitung, der Algenverarbeitung und der Herstellung von pflanzlichen Milchersatzprodukten.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die formbare Grundmasse einen einzigen Nebenstrom mit einem Proteingehalt von ca. 9 bis ca. 80 Gew.% und einen PDCAAS von ca. 0,5 oder mehr umfasst, oder eine Mischung aus verschiedenen Nebenströmen mit unterschiedlichen Proteingehalten und/oder PDCAAS-Werten.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Bereitstellen der formbaren Grundmasse ein Mischen verschiedener Nebenströme umfasst, wobei die Art und Mengenanteile der Nebenströme so gewählt werden, dass eine oder mehrere Eigenschaften der Grundmasse eingestellt werden, die ausgewählt sind aus Formbarkeit, Textur, Proteingehalt, PDCAAS und Geschmack.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die formbare Grundmasse mindestens einen Nebenstrom umfasst mit einem Kohlenhydratgehalt von ca. 30 Gew.% oder mehr, von ca. 40 Gew.% oder mehr, oder von ca. 50 Gew.% oder mehr.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die formbare Grundmasse mindestens einen Nebenstrom umfasst mit einem Fettgehalt von ca. 0,5 Gew.% oder mehr, von ca. 1 Gew.% oder mehr, von ca. 5 Gew.% oder mehr, von ca. 10 Gew.% oder mehr, von ca. 20 Gew.% oder mehr, von ca. 30 Gew.% oder mehr, von ca. 40 Gew.% oder mehr, oder von ca. 50 Gew.% oder mehr.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die formbare Grundmasse mindestens einen Nebenstrom umfasst, dessen Gehalt an Protein, Kohlenhydrat und Fett insgesamt ca. 40 Gew.% oder mehr beträgt, bevorzugt ca. 50 Gew.% oder mehr, weiter bevorzugt ca. 60 Gew.% oder mehr.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die formbare Grundmasse mindestens einen Nebenstrom umfasst mit einem Ballaststoffgehalt von ca. 4 Gew.% oder mehr, von ca. 8 Gew.% oder mehr, oder von ca. 15 Gew.% oder mehr.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die formbare Grundmasse mindestens einen Nebenstrom mit einem Anteil an Fasern umfasst, insbesondere einen Nebenstrom aus der Algenverarbeitung, wobei die Fasern bevorzugt aus Polysacchariden gebildet sind, insbesondere aus Zellulose.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die formbare Grundmasse ferner mindestens eine Komponente umfasst, die durch Extraktion aus einem Nebenstrom aus der Lebensmittelindustrie erhalten wird, und wobei die mindestens eine Komponente bevorzugt ausgewählt ist aus proteinreichen, kohlenhydratreichen, fettreichen und/oder ballaststoffreichen Komponenten.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die formbare Grundmasse ferner eine proteinreiche Komponente umfasst, die bevorzugt ausgewählt ist aus Molkenproteinen, Sojaproteinen, Eiproteinen, Kollagen und deren Hydrolysaten, insbesondere Kollagenhydrolysat, sowie aus Proteinen und deren Hydrolysaten aus Getreide, Pseudocerealien, Leguminosen, Knollengemüsen, Ölsaaten, Nüssen, Insekten und Algen.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die formbare Grundmasse ferner eine oder mehrere Zusätze enthält, die ausgewählt sind aus Würzmitteln, Aromastoffen, Kochsalz, Zuckern, Zuckerersatzstoffen und Farbstoffen.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die formbare Grundmasse vor der mechanischen Formgebung durchmischt, zerkleinert und/oder vermahlen wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die formbare Grundmasse eine makroskopisch homogene Struktur aufweist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 17, wobei die formbare Grundmasse eine partikuläre Struktur aufweist, bevorzugt mit einer Partikelgröße im Bereich von ca. 80 µm bis ca. 1,6 mm.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die formbare Grundmasse einen Wassergehalt von bis zu ca. 70 Gew.% aufweist, bevorzugt von bis zu ca. 10 Gew.%, von ca. 10 bis ca. 20 Gew.%, von 20 bis ca. 30 Gew.%, von ca. 30 bis ca. 40 Gew.%, von ca. 40 bis ca. 50 Gew.%, von ca. 50 bis ca. 60 Gew.% oder ca. 60 bis ca. 70 Gew.%.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Wassergehalt der formbaren Grundmasse vor dem mechanischen Formgebungsverfahren reduziert oder erhöht wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das mechanische Formgebungsverfahren ein Einbringen der formbaren Grundmasse in Hohlformen umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 21, wobei das mechanische Formgebungsverfahren ein Extrudieren der formbaren Grundmasse umfasst.
Verfahren nach Anspruch 23, wobei die formbare Grundmasse vor und/oder beim Extrudieren homogenisiert wird, insbesondere durch die Verwendung eines Einzelschnecken- oder Doppelschneckenextruders.
Verfahren nach einem der Ansprüche 23 bis 24, wobei die formbare Grundmasse beim Extrudieren erhitzt wird, bevorzugt auf eine Temperatur von ca. 70 °C oder mehr, weiter bevorzugt auf eine Temperatur von ca. 100 °C oder mehr.
Proteinhaltiges Lebensmittel oder Futtermittel mit einen Proteingehalt von ca. 9 bis ca. 80 Gew.% und einen PDCAAS von ca. 0,5 oder mehr, erhältlich gemäß dem Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
Proteinhaltiges Lebensmittel oder Futtermittel nach Anspruch 26 mit einem Proteingehalt von ca. 20 Gew.% oder mehr, bevorzugt von ca. 35 Gew.% oder mehr, weiter bevorzugt von ca. 50 Gew.% oder mehr, und einem PDCAAS von ca. 0,7 oder mehr, bevorzugt von 0,85 oder mehr.