DE102022201682A1 - Verfahren zur Herstellung von Lebensmitteln aus fermentierten Nebenströmen der Lebensmittelproduktion - Google Patents

Abstract

Verfahren zur Herstellung von Lebensmitteln mit- Pasteurisieren oder Sterilisieren eines Rohstoffs, der ein Nebenstrom der Lebensmittelproduktion ist,- Animpfen des sterilisierten Rohstoffs mit Mycel zumindest eines Basidiomyceten und aerobes Fermentieren des in Wasser suspendierten pasteurisierten oder sterilisierten Rohstoffs im Submersverfahren,- Einbringen der Fermenterbrühe in einen Extruder,- und Extrudieren der Inhaltsstoffe, wobei die Inhaltsstoffe eine Temperatur von zumindest 65°C erreichen, zur Herstellung einer Masse und Kühlen der Masse zur Herstellung des Lebensmittels.

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Lebensmitteln, die bevorzugt frei von tierischen Bestandteilen sind, auf Basis von Rohstoffen, die Nebenströme aus der Lebensmittelproduktion sind, mittels Fermentation. Das Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass es mit wenigen Verfahrensstufen Lebensmittel herstellen kann, wobei als Ausgangsmaterial unter anderem Rohstoffe eingesetzt werden, die Nebenströme der Lebensmittelproduktion sind und die daher nicht selbst Eingang in Lebensmittel gefunden haben.
• Bisher werden Nebenströme aus der Lebensmittelproduktion, z.B. Schalen von Kartoffeln, von Obst, von Nüssen oder von Getreide, als Viehfutter eingesetzt, nach Trocknung verbrannt oder zur Biogasgewinnung vergoren.
• Die EP 3 270 716 B 1 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung eines Fleischersatz-Strangs durch Extrudieren einer Mischung aus maximal 4 Gew.-% Mehl, 40-70 Gew.-% Wasser und 15-35 Gew.-% Pflanzenprotein durch eine Kühldüse, wobei stromabwärts des Extrudereinlasses 2-15 Gew.-% Öl und/oder Fett eingespeist werden.
• Die EP 3 621 463 B1 beschreibt eine Kühldüse, die am Auslass eines Extruders angeschlossen wird, um aus extrudierten Massen auf Basis von pflanzlichem Protein Lebensmittel herzustellen.
• Die DE 26 03 406 A1 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung eines Strangs mit fleischartiger Textur durch Extrudieren einer Mischung mit 5-50 Gew.-% einzelligem Proteinmaterial und 20-45 % Feuchtegehalt bei 99-196 °C, Trocknen bei 54-177 °C, sowie ggf. Walzen und Kühlen des Extrudats.
• Die Aufgabe der Erfindung liegt darin, ein Verfahren zur Herstellung von Lebensmitteln bereitzustellen, das Nebenströme der Lebensmittelproduktion als Rohstoff einsetzt. Bevorzugt soll das Verfahren aus den eingesetzten Rohstoffen, die selbst nicht direkt in Lebensmittel eingemischt werden können, einen Inhaltsstoff erzeugen, der herkömmlichen Lebensmitteln nahekommt und der mit pflanzlichen Proteinmischungen zu einem festen Lebensmittel extrudiert werden kann. Dabei soll das Verfahren vorzugsweise ohne das Anzüchten von Insekten und ohne Verwenden von Insekten als Rohstoff oder Inhaltsstoff durchführbar sein.
• Die Erfindung löst die Aufgabe mit den Merkmalen der Ansprüche und stellt insbesondere ein Verfahren zur Herstellung von Lebensmitteln bereit, das die Fermentation von Nebenströmen aus der Lebensmittelproduktion mit der Nassextrusion pflanzlicher Proteinmischungen kombiniert. Das Verfahren weist die Schritte
• - Pasteurisieren oder Sterilisieren eines Rohstoffs, der ein Nebenstrom der Lebensmittelproduktion ist, zur Herstellung eines pasteurisierten oder sterilisierten Rohstoffs,
• - Animpfen des sterilisierten Rohstoffs mit Mycel zumindest eines Basidiomyceten und aerobes Fermentieren des in Wasser suspendierten pasteurisierten oder sterilisierten Rohstoffs im Submersverfahren, z.B. für eine Dauer von 5 bis 15 d, zur Herstellung einer Fermenterbrühe mit einem Gehalt an Mycel des zumindest einen Basidiomyceten,
• - Einbringen der Fermenterbrühe, bevorzugt der vollständigen Fermenterbrühe, und einer pflanzlichen Proteinmischung als Inhaltsstoffe in einen Extruder,
• - optional vor dem Einbringen der Fermenterbrühe, Abtrennen zumindest eines Teils der wässrigen Fraktion der Fermenterbrühe zur Verringerung des nicht von Mycel gebundenen wässrigen Anteils der Fermenterbrühe,
• - optional vor dem Einbringen der Fermenterbrühe, Mischen von Fermenterbrühen aus Fermentationen mit verschiedenen Nebenströmen und/oder mit verschiedenen Basidiomyceten,
• - optional vor dem Einbringen der Inhaltsstoffe in den Extruder, Mischen eines Volumenanteils der wässrigen Fraktion und/oder des Mycels, bevorzugt eines Volumenanteils der flüssigen Phase oder des Mycels der Fermenterbrühe oder der vollständigen Fermenterbrühe, mit der pflanzlichen Proteinmischung und Inkubieren dieser Mischung für zumindest 1 h, z.B. bei 5 bis 30°C, optional unter Rühren,
• - und Extrudieren der Inhaltsstoffe, wobei die Inhaltsstoffe eine Temperatur von zumindest 65°C erreichen, zur Herstellung einer Masse, und vor oder nach dem Austreten der Masse aus dem Extruder, Kühlen der Masse zur Herstellung des Lebensmittels, z.B. auf maximal 20°C,
auf oder besteht daraus.
• Optional wird den Inhaltsstoffen kein Wasser zusätzlich zur Fermenterbrühe zugesetzt, sodass allein die Fermenterbrühe den flüssigen Inhaltsstoff der Zusammensetzung bildet, die in den Extruder eingebracht wird.
• Das Pasteurisieren bzw. Sterilisieren des Rohstoffs erfolgt soweit, dass Bakterien und Hefen, die im Rohstoff enthalten sind, inaktiviert sind. Das Sterilisieren kann durch Wärmebehandlung, z.B. für 20 min bei 121°C, z.B. mittels Dampfinjektion, durch statische Hochdruckbehandlung, z.B. bei 4000 bis 6000 bar für 1 bis 10 min, durch Behandeln mit gepulsten elektrischen Feldern, oder eine Kombination von zumindest zweien dieser erfolgen.
• Der Rohstoff kann vor oder nach dem Pasteurisieren oder Sterilisieren in Wasser suspendiert werden.
• Das Animpfen des Rohstoffs mit Basidiomyceten kann vor oder nach dem Suspendieren des sterilisierten Rohstoffs in Wasser erfolgen, z.B. durch Einmischen von Sporen oder Mycel von zumindest einem Basidiomyceten. Bevorzugt erfolgt das Animpfen mit Mycel des zumindest einen Basidiomyceten im Verhältnis 1:5 bis 1:25, z.B. 1:10 bis 1:20 Vol./Vol. zum Rohstoff oder zum in Wasser suspendierten Rohstoff. Das zum Animpfen eingesetzte Mycel ist bevorzugt durch aerobe Submersfermentation hergestellt, z.B. in wässrigem Nährmedium, das synthetisch ist und/oder eine wässrige Suspension eines erfindungsgemäß eingesetzten Rohstoffs ist, wobei das wässrige Nährmedium bevorzugt sterilisiert ist.
• Zur Sterilisation kann Rohstoff bzw. Medium autoklaviert werden, z.B. bei 121°C für zumindest 15 min behandelt werden.
• Es hat sich gezeigt, dass es ausreicht, wenn der Rohstoff vor dem Animpfen pasteurisiert wird, z.B. durch Pasteurisieren bei 68 °C für 20 bis 60 min, da der zumindest eine Basidiomycet nach dem Animpfen nicht von Bakterien oder anderen Pilzen zurückgedrängt wird, z.B. nicht überwachsen, bevorzugt nicht von Bakterien oder anderen Pilzen kontaminiert wird. Bevorzugt wird das zum Animpfen eingesetzte Mycel vor dem Animpfen zerkleinert, z.B. durch intensives Scheren wie z.B. mittels eines Ultra-Turrax bei 6400 bis 13000 Upm für 3 bis 30 s, insbesondere intensives Scheren unmittelbar vor dem Animpfen, z.B. innerhalb maximal 10 min oder maximal 5 min vor dem Animpfen. Das intensive Scheren erfolgt, bis das zum Animpfen vorgesehene Mycel zu einzelnen Hyphen oder Aggregaten von maximal 10 Hyphen, bevorzugter maximal 5 oder maximal 3 Hyphen zerkleinert ist, wie z.B. mittels mikroskopischer Kontrolle feststellbar ist.
• Bevorzugt hat der Rohstoff einen Anteil von 3 bis 40 Gew.-%, bevorzugt 20 bis 40 Gew.-% oder 20 bis 30 Gew.-% Trockensubstanz in der wässrigen Suspension. Es hat sich gezeigt, dass bei einem solchen Anteil des Rohstoffs in wässriger Suspension bei oder vor dem Animpfen durch das Fermentieren als Fermentationsbrühe im Wesentlichen Mycel gebildet wird, das noch pumpfähig ist, wobei die Fermentationsbrühe jedoch kaum einen oder keinen freien wässrigen Anteil aufweist. Das erzeugte Mycel hat dabei z.B. eine Trockensubstanz von ca. 10 bis 30 g/L.
• Das Fermentieren im Submersverfahren erfolgt z.B. in einem geschlossenen Behälter, hier auch als Reaktor bezeichnet, der mit keimarmer oder steriler Luft belüftet wird, während der in Wasser suspendierte Rohstoff mit einem Rührer oder allein durch die Belüftung durchmischt wird. Die Belüftung erfolgt bevorzugt, bis die Gelöstsauerstoffkonzentration zumindest 10%, bevorzugt zumindest 20 % beträgt. Der Rührer kann ein Turbinen-, Propeller- oder Ankerrührer sein. Bevorzugt weist der Behälter eine Temperiereinrichtung auf, insbesondere eine Kühleinrichtung. Der Behälter, in dem die Fermentation abläuft, kann z.B. gekühlt werden, um die Fermenterbrühe während der Fermentation auf eine konstante Temperatur von 15°C bis 30°C zu kühlen.
• Bevorzugt bewirkt die Belüftung das Mischen. Weiter bevorzugt weist der Behälter keinen mechanisch oder magnetisch angetriebenen Rührer auf. Es hat sich gezeigt, dass der zumindest eine Basidiomycet, insbesondere wenn er vor dem Animpfen durch Scherung zerkleinert wurde, auch bei Belüftung mit unsteriler Luft nicht von anderen Mikroorganismen überwachsen oder beeinträchtigt wird und bevorzugt der zumindest eine Basidiomycet andere Mikroorganismen unterdrückt. Weiter bevorzugt kann das Fermentieren im offenen Behälter erfolgen. Optional wird der Behälter allein an seiner Außenwand durch Umgebungsluft temperiert, insbesondere gekühlt.
• Es hat sich gezeigt, dass Basidiomyceten in Submerskultur die eingesetzten Rohstoffe, z.B. Cellulose, Lignocellulose und Hemicellulose aus den Nebenströmen der Lebensmittelproduktion, im Wesentlichen vollständig zersetzen und bevorzugt die Fermenterbrühe aus Mycel, optional in Mischung mit einer wässrigen Fraktion, besteht. Die wässrige Fraktion kann zumindest zum Teil als Inhaltsstoff in den Extruder eingebracht werden, z.B. in Form des Anteils der Fermenterbrühe, der das Mycel enthält, nachdem optional ein Teil der wässrigen Fraktion abgetrennt ist.
• Die Fermentation wird bevorzugt durchgeführt, bis die wässrige Fraktion der Fermenterbrühe keine Reste der sterilisierten Rohstoffe enthält, die nach dem Extrudieren noch sichtbar sind. Insbesondere wird die Fermentation durchgeführt, bis der Basidiomycet die Rohstoffe zumindest soweit abgebaut hat, dass deren Reste eine maximale Größe von 1 mm, bevorzugt maximal 0,5 mm oder maximal 0,2 mm aufweisen. Bevorzugt wird das Fermentieren fortgesetzt, bis der Rohstoff vollständig abgebaut ist, bzw. es wird erst dann die Fermenterbrühe abgezogen, wenn der Rohstoff vollständig abgebaut ist.
• Generell kann der Anteil der wässrigen Fraktion der Fermenterbrühe, der nach Abtrennen von Mycel verbleibt, durch Sieben von Resten befreit werden, die größer sind, als maximal 1 mm, bevorzugt maximal 0,5 mm oder maximal 0,2 mm. Optional kann ein Anteil der wässrigen Fraktion ohne Abtrennen von Partikeln in den Extruder eingebracht werden, da Basidiomyceten zum Ende der Fermentation alle Partikel der sterilisierten Rohstoffe zersetzt haben.
• Generell ist bevorzugt, das Fermentieren als Batch-Verfahren oder Fed-batch-Verfahren durchzuführen. Im Batch-Verfahren wird der gesamte Rohstoff in Behälter gegeben, angeimpft und mit Belüftung fermentiert, ohne dass vor dem Abziehen des Mycels weiterer Rohstoff zugegeben wird. Im Fed-batch-Verfahren wird nur ein Teil des Rohstoffs in Behälter gegeben, angeimpft und mit Belüftung fermentiert, wobei bis zum Abziehen des Mycels optional satzweise oder kontinuierlich weiterer Rohstoff zugegeben wird.
• In einer bevorzugten Ausführungsform wird die Fermentation als Batch-Verfahren in offenem Behälter durchgeführt, wobei die in den Behälter eingebrachte Belüftung zugleich eine Rühreinrichtung bildet bzw. eine Rührfunktion ausübt und der Behälter keinen zusätzlichen angetriebenen mechanischen Rührer aufweist.
• Bevorzugt führt die Fermentation mit Basidiomyceten auch bei Rohstoffen, die Bitterstoffe enthalten, zu einer Fermentationsbrühe mit Mycel, die keine Bitterstoffe enthält. Denn es können Basidiomyceten eingesetzt werden, die Bitterstoffe zersetzen, z.B. durch Hydrolyse oder oxidativen Abbau.
• Es hat sich gezeigt, dass das Extrudieren von Mycel, das durch die aerobe Submersfermentation des zumindest einen Basidiomyceten hergestellt ist, in Mischung mit zumindest einer pflanzlichen Proteinmischung, optional Stärke und/oder zumindest einem Verdickungsmittel der extrudierten Masse eine faserige Struktur verleihen kann.
• Bevorzugt wird die Masse nach dem Erreichen von zumindest 65°C anschließend noch im Extruder oder in einer an den Extruder angeschlossenen Kühldüse gekühlt, um die in der Fermenterbrühe und dem Mycel enthaltenen flüchtigen Aromastoffe der Basidiomyceten in der Masse zu halten.
• Der zumindest eine Basidiomycet ist generell ein essbarer Basidiomycet, insbesondere ein Speisepilz, und kann z.B. unter Pleurotaceae, insbesondere Pleurotus ostreatus (Austernseitling), Pleurotus eryngii (Brauner Kräuter-Seitling), Pleurotus pulmonarius (Kastanienseitling), Pleurotus citrinopileatus (Zitronenseitling), Pleurotus salmoneo-stramineus (Rosenseitling),
  Omphalotaceae, insbesondere Lentinus edodes (Shiitake),
  Physalacriaceae, insbesondere Flammulina velutipes (Samtfussrübling),
  Agaricaceae, insbesondere Macrolepiotaprocera (Parasol), Agaricus bisporus (Champignon), Agaricus arvensis (Anischampignon),
  Strophariaceae, insbesondere Kuehneromyces mutabilis (Stockschwämmchen), Stropharia rugosoannulata (Riesen- oder Kulturtäuschling), Pholiota nameko (Goldkäppchen, Nameko), Bolbitiaceae, insbesondere Agrocybe aegerita (Südlicher Ackerling),
  Lyophyllaceae, insbesondere Hypsizygus ulmarius (Ulmenrasling), Hypsizygus tessulatus (Buchenrasling, Shimeji),
  Tricholomataceae, insbesondere Lepista nuda (Violetter Rötelritterling),
  Boletaceae, insbesondere Boletus edulis (Steinpilz), Boletus pinicola, Boletus aereus, Cantharellaceae insbesondere Cantharellus cibarius (Pfifferling),
  Polyporaceae, insbesondere Pleurotus sajor-caju (grauer Austernseitling),
  Laetiporaceae, insbesondere Laetiporus sulphureus (Schwefelporling),
  Grifolaceae, insbesondere Grifola frondosa,
  Auriculariaceae, insbesondere Auricularia auricula-judae,
  Hericiaceae, insbesondere Hericium erinaceus,
  taxonomisch Verwandten und Kombinationen von zumindest zweien dieser ausgewählt sein.
• Für eine gelbe bis orangerote Färbung der extrudierten Masse ist einer der Basidiomyceten bevorzugt Laetiporus sulphureus verantwortlich, da dieser auch in der Submersfermentation orangerote Laetiporinsäuren produziert.
• Der Rohstoff, der ein Nebenstrom der Lebensmittelproduktion ist, ist bevorzugt einer oder zumindest zwei, die ausgewählt sind unter:
• - Stielen von Speisepilzen, die bei der Fruchtkörperproduktion als Nebenstrom anfallen,
• - Getreide- und Leguminosenstroh,
• - Zuckerrübenschnitzeln, insbesondere nach der Extraktion von Zucker,
• - Getreidekleie, z.B. Weizenkleie, Maiskleie und Reiskleie,
• - Kartoffelschalen, Apfelschalen, Traubenschalen, Citrusschalen und Karottenschalen,
• - Blumenkohlschnitt, Lauchgrün,
• - ausextrahierten Teeblättern,
• - Presskuchen aus der Speiseölgewinnung, insbesondere Rapspresskuchen, Sojapresskuchen und Olivenpresskuchen,
• - leeren Sonnenblumenblüten, Sonnenblumenschalen,
• - Nussschalen, optional gemahlen oder ungemahlen,
• - Maiskolben nach dem Entfernen der Maiskörner,
• - roten Erdnussschalen,
• - Biertreber,
• - Weintrester, optional nach dem Abdestillieren von Alkohol, wie z.B. nach Herstellung von Grappa,
• - Zuckerrohrbagasse, Zuckerrohrblättern,
• - Kaffeesatz, z.B. nach einer wässrigen Extraktion und/oder nach dem Extrahieren von Koffein,
• - Rückbrot,
• - Bananenblättern
und Mischungen von zumindest zweien dieser.
• Der optionale und bevorzugte Schritt, der vor dem Einbringen des frischen Mycels und der pflanzlichen Proteinmischung in den Extruder durchgeführt werden kann, einen Teil der wässrigen Fraktion der Fermentationsbrühe und/oder des frischen Mycels mit der pflanzlichen Proteinmischung zu mischen und diese Mischung zu inkubieren, hat zusätzlich zum Quellen des pflanzlichen Proteins bevorzugt die Wirkung, dass Enzyme aus der Fermenterbrühe auf die pflanzliche Proteinmischung, z.B. deren Protein, Fasern und Glykoside einwirken. Das Inkubieren der Mischung aus der pflanzlichen Proteinmischung mit zumindest einem Teil der Fermentationsbrühe, deren wässriger Fraktion und/oder des frischen Mycels, kann z.B. bei 5 bis 40 °C, bevorzugt bei 10 bis 30 °C oder bis 20 °C erfolgen, jeweils z.B. für 10 bis 120 min, bevorzugt 20 bis 60 min. Das Inkubieren dieser Mischung kann statisch oder unter Rühren erfolgen. Bevorzugt wird diese Mischung unmittelbar anschließend in den Extruder eingebracht, wobei das Extrudieren der Inhaltsstoffe bei zumindest 65°C zur Inaktivierung von Enzymen der Inhaltsstoffe, insbesondere der Fermentationsbrühe, ausreicht, um ein lagerstabiles Lebensmittel herzustellen.
• Enzyme der Fermenterbrühe können, abhängig von den zur Fermentation eingesetzten Rohstoffen, z.B. Cellulasen, Amylasen, Peptidasen sowie diverse Oxidoreduktasen enthalten. Es hat sich gezeigt, dass das Erzeugen einer Mischung des pflanzlichen Mehls den Geschmack, die Struktur und/oder die Verdaulichkeit des daraus durch Extrusion hergestellten Lebensmittels verbessert.
• Die pflanzliche Proteinmischung kann Partikelgrößen im Bereich von Getreidegraupen, Getreideschrot, Getreidegries, Mehl bis zu Feinmehl aufweisen. Generell kann die pflanzliche Proteinmischung pflanzliches Mehl mit, bezogen auf die Trockenmasse, 35 bis 85 Gew.-%, bevorzugt zumindest 45 Gew.-%, bevorzugter 60 Gew.-%, bevorzugter zumindest 70 Gew.- %, z.B. bis 82 Gew.-% oder bis 75 Gew.-% pflanzlichem Protein enthalten, sowie Stärke und pflanzliche Fasern. Optional wird der pflanzlichen Proteinmischung pflanzliches Fett, fest oder flüssig, zugesetzt. Optional besteht die pflanzliche Proteinmischung aus pflanzlichen Mehlen.
• Die pflanzlichen Proteinmischung kann pflanzliches Mehl, z.B. Kürbiskernmehl, Getreideprotein, insbesondere Haferprotein, Ackerbohnenprotein, Erbsenprotein oder Sonnenblumenprotein oder eine Mischung aus zumindest zweien dieser aufweisen oder daraus bestehen. Bevorzugt umfasst die pflanzliche Proteinmischung Proteinkonzentrate oder Proteinisolate, z.B. Mehl, Proteinkonzentrat, Proteinisolat aus Kürbiskernmehl, aus Ackerbohne, aus Erbse, aus Sonnenblume oder Proteinisolat aus Getreide. Eine bevorzugte pflanzliche Proteinmischung besteht aus Kürbiskernmehl (Proteingehalt ca. 60 g/100g), Sonnenblumenprotein (Proteingehalt ca. 48g/100g) und Erbsenprotein (Proteingehalt ca. 82 g/100g) mit einem Gesamtproteingehalt von 45 bis 85 Gew.-%, z.B. 78 bis 84 Gew.-%, bevorzugt 81 Gew.-% Protein, 6 Gew.-% Glycerol und Zusatzstoffen, z.B. 6 Gew.-% Tomatenmischung, 3 Gew.-% Karamell und 4 Gew.-% Salz. Generell bevorzugt sind die pflanzlichen Mehle und die pflanzliche Proteinmischung daraus rieselfähig, insbesondere pulverförmig.
• Zusatzstoffe schließen Aromastoffe, Salz und Farbstoffe ein, z.B. Flüssigrauch oder Raucharoma, Fleischaroma, Zuckerkulör, Karamell, z.B. flüssig oder als pulverförmiges Instantkaramell, Tomatenmark, Tomatenmischung, pflanzliche Farbstoffe, Gewürze, Hefeextrakt, wobei bevorzugt Hefeextrakt ausgeschlossen ist.
• Optional weisen die Inhaltsstoffe kein Verdickungsmittel auf, insbesondere kein Verdickungsmittel aus der Gruppe, die Kohlenhydratpolymere, z.B. Stärke, modifizierte Stärke, Gummen, z.B. Guaran, Guarkernmehl, Cellulose, Cellulosederivate, Carboxymethylcellulose, Xanthan, Pektin, Alginat, Johannisbrotgummi, und/oder Carrageen aufweist oder daraus besteht.
• Optional können die Inhaltsstoffe zugesetzte pflanzliche Faserstoffe enthalten, z.B. Erbsenfasern, Apfelfasern, Getreidefasern.
• Weiter optional können die Inhaltsstoffe zugesetzte Stärke enthalten, bevorzugt weist die Mischung der Inhaltsstoffe keine zugesetzte Stärke auf, sondern enthält nur die in den pflanzlichen Mehlen, die Proteinkonzentrat und/oder Proteinisolat sein können, enthaltenen Stärkeanteile. Optional enthält die Mischung der Inhaltsstoffe Sojaprotein und/oder Weizengluten, bevorzugt ist die Proteinmischung frei von Sojaprotein und/oder Weizengluten.
• Das Fett kann unter Rapsöl, Sonnenblumenöl, Olivenöl, Sojaöl, Nussöl, Kakaofett, Baumwollsaatöl, Sesamöl, Milchfett, Butter und/oder gereinigtem Butterfett, das oberhalb 20°C flüssig ist, ausgewählt sein. Generell bevorzugt ist das Fett oberhalb von 0°C flüssig und bei Temperaturen unterhalb 0°C fest.
• Das Zuführen von pflanzlichem Fett, flüssig oder fest, optional das Zuführen von Zusatzstoffen, z.B. Aromastoffen, Salz und Farbstoffen, in den Extruder, erfolgt bevorzugt jeweils stromabwärts von dessen Einlassende, bevorzugter stromabwärts des Zuführens von Wasser bzw. von wässrigem Anteil der Fermentationsbrühe.
• Beim Extrudieren wird die Mischung der Inhaltsstoffe in einem Abschnitt des Extruders auf eine Temperatur von 110 bis 150 °C, bevorzugt 120 bis 140°C erhitzt und einem Druck unterworfen, der z.B. die Bildung von Dampfblasen verhindert, bevorzugt einem Druck von zumindest 4 bar oder zumindest 6 bar, z.B. bis zu 30 bar, bis 25 bar, bis zu 28 bar oder bis 20 bar, wobei bevorzugt optional der Extruder in dem Abschnitt stromaufwärts des zweiten Zuführstutzens gekühlt wird, um die Masse auf eine Temperatur von maximal 125 °C, z.B. eine Temperatur von 110 °C oder von 115 °C bis 122 °C oder bis 121 °C oder bis 120 °C, z.B. 118 °C bis 121 °C zu kühlen.
• Bevorzugt erfolgt das Extrudieren mit den Schritten
• - Mischen von pulverförmigen Proteinen aus pflanzlichen Quellen und optional weiteren Inhaltsstoffe, z.B. Hefeflocken, Fasern, optional eines ersten Anteils der Fermentationsbrühe und/oder Wasser, zur Herstellung einer pflanzlichen Proteinmischung, die bevorzugt rieselfähig ist, wobei die pflanzliche Proteinmischung bevorzugt zumindest 35 bis 85 Gew.-%, bevorzugt zumindest 60 Gew.-%, bevorzugter zumindest 70 Gew.-%, z.B. bis 82 Gew.-% oder bis 75 Gew.-% pflanzliches Protein enthält.
• - Zuführen der pflanzlichen Proteinmischung in das Einlassende eines Extruders,
• - optional Zuführen von Fermentationsbrühe, optional eines zweiten Anteils Wasser, in den Extruder durch einen ersten Zuführstutzen des Extruders, der stromabwärts des Einlassendes des Extruders angeordnet ist, wobei die Proteinmischung einschließlich der Fermentationsbrühe und zugesetzten Wassers insgesamt Wasser bevorzugt zu einem Anteil von maximal 30 Gew.-% bis 60 Gew.-% an der aus dem Extruder austretenden Proteinmasse enthält,
• - optional Zuführen von weiteren Inhaltsstoffen stromabwärts des Einlassendes, bevorzugter stromabwärts des Zuführens von Wasser, insbesondere durch einen stromabwärts des ersten Zuführstutzens am Extruder angebrachten zweiten Zuführstutzen,
• - wobei die Proteinmischung in einem Abschnitt des Extruders auf eine Temperatur von 110 bis 150 °C, bevorzugt 120 bis 140°C erhitzt wird und einem Druck unterworfen wird, der z.B. die Bildung von Dampfblasen verhindert, bevorzugt einem Druck von zumindest 4 bar oder zumindest 6 bar, z.B. bis zu 30 bar, bis 25 bar, bis zu 28 bar oder bis 20 bar,
• - wobei bevorzugt optional der Extruder in dem Abschnitt stromaufwärts des zweiten Zuführstutzens gekühlt wird, um die Masse auf eine Temperatur von maximal 125 °C, z.B. eine Temperatur von 110 °C oder von 115 °C bis 122 °C oder bis 121 °C oder bis 120 °C, z.B. 118 °C bis 121 °C zu kühlen,
• - Formen und Kühlen der aus dem Extruder austretenden Proteinmasse, z.B. auf eine Temperatur von 30 bis 80 °C, insbesondere mittels einer an den Extruder angeschlossenen Kühldüse.
• Beim Verfahren ergibt sich der Gesamtproteingehalt der Proteinmasse durch das pflanzliche Protein, den Proteingehalt der weiteren Inhaltsstoffe und den Proteingehalt der Fermentationsbrühe.
• Die weiteren Inhaltsstoffe können z.B. unter Speisefetten und -ölen, Aromastoffen, Farbstoffen, Speisesalz und Mischungen von zumindest zweien dieser ausgewählt sein.
• Eine zur Durchführung des Verfahrens eingerichtete Vorrichtung weist generell einen Reaktor und einen Extruder auf, sowie optional eine im Anschluss an den Reaktor und vor dem Extruder angeordnete Mischkammer.
• Es ist generell bevorzugt, dass der Reaktor einen einseitig offenen Reaktorkessel und einen passenden, abnehmbaren Deckel aufweist, die zusammen einen Innenraum des Reaktors umschließen. Der Reaktorkessel weist dabei eine Bodenwand und eine vollumfänglich mit der Bodenwand verbundene umlaufende Seitenwand auf, wobei bevorzugt die Bodenwand ein erstes Ende des Reaktors bildet und der Deckel ein gegenüberliegendes zweites Ende, die zwischen sich die Längsachse des Reaktors bilden. Es ist generell bevorzugt, dass der Reaktorkessel aus Kunststoff ist und der Deckel aus Edelstahl ist, oder alternativ beide aus Kunststoff sind, bevorzugter mit Antihaft-Oberfläche und/oder mit antimikrobiell wirkender Beschichtung, z.B. Plasma behandelte Oberflächen, Teflonbeschichtungen, Keramikbeschichtungen, Glasbeschichtungen, Silberadditiv-basierte Epoxy- oder Polyurethan-Beschichtungen oder ähnliches.
• Bevorzugt ist der Querschnitt des Reaktors über seine Länge konstant, weiter bevorzugt oval oder kreisförmig, alternativ viereckig, bevorzugt mit abgerundeten Ecken.
• Optional ist die Wandung des Reaktorkessels, d.h. die umlaufende Seitenwand und die Bodenwand, ohne Öffnungen und/oder Durchführungen und/oder Durchbrechungen ausgebildet. Dann hat der Reaktor den Vorteil, dass er einfach zu reinigen bzw. zu desinfizieren ist und sich weniger Verunreinigungen darin ablagern.
• Der Deckel ist generell bevorzugt eingerichtet, dass er den Reaktor vollumfänglich verschließt, z.B. mittels eines Schraub-, Magnet- oder Riegelverschlusses, wobei der Deckel generell bevorzugt denselben Querschnitt aufweist wie der Reaktorkessel. Generell weist der Deckel zumindest eine Durchbrechung auf, die jeweils eingerichtet ist/sind, zumindest eine dichte Durchführung für zumindest eine Einrichtung zu bilden.
• Optional können alle Einrichtungen durch den Deckel geführt sein. Dabei ist bevorzugt, dass die Einrichtungen fest bzw. unverschieblich, sowie generell dicht und verschließbar und/oder sterilisierbar durch den Deckel geführt sind und der Deckel zusammen mit den durch ihn geführten Einrichtungen entnehmbar und reinigbar, insbesondere autoklavierbar und/oder spülmaschinenwaschbar ist. Dann hat der Reaktor den Vorteil, dass er einfach zu reinigen bzw. zu desinfizieren ist.
• Die bevorzugt durch den Deckel geführte zumindest eine Einrichtung ist bevorzugt ausgewählt aus der Gruppe enthaltend Wärmetauscher, z.B. Heizstab, Lüftungslanze (auch für Heissdampf zu Pasteurisierung zu nutzen), Rührer, Ventile wie z.B. Überdruckventile, Sensoren für z.B. pH-Wert, Temperatur oder insbesondere für gelösten Sauerstoff, Probeentnahmeröhren, Animpfröhren, z.B. zum Zugeben von Sporen oder Mycel zumindest eines Basidiomyceten, oder auch Ascomyceten, wobei die Probeentnahmeröhren und Animpfröhren jeweils bevorzugt als Kugelhahn oder Einwegventil ausgebildet sind.
• Der Reaktor weist als Einrichtung bevorzugt einen Wärmetauscher auf, z.B. ausgebildet als Heizstab, der eingerichtet ist, Wärme zu erzeugen, um den gesamten im Reaktor befindlichen Rohstoff zu pasteurisieren bzw. zu sterilisieren, insbesondere durch Erhitzen auf zumindest 68 °C oder zumindest 121 °C für zumindest 20 min oder länger. Weiter bevorzugt ist der Wärmetauscher eingerichtet, den Rohstoff und/oder den fermentierenden Rohstoff und/oder die Fermenterbrühe zu kühlen, z.B. auf eine Temperatur von 15 bis 30 °C. Der Wärmetauscher ist bevorzugt durch den Deckel in den Reaktor geführt, oder kann alternativ an der Reaktorwand angeordnet bzw. durch diese geführt sein.
• Ferner weist der Reaktor als Einrichtung zumindest eine Lüftungslanze, bevorzugt zumindest 2, zumindest 4 oder zumindest 8 Lüftungslanzen, z.B. bis zu 32 oder bis zu 16 Lüftungslanzen, jeweils mit zumindest 2 ausgerichteten Austrittsöffnungen für Luft auf, die eingerichtet ist, das Innenvolumen des Reaktors durch Einblasen der Luft zu rühren bzw. zu durchmischen. Dabei kann die von der zumindest einen Lüftungslanze erzeugte Rührbewegung des Rohstoffs bzw. der Fermenterbrühe strudelförmig oder turbulent sein.
• Optional weist der Reaktor keinen beweglichen Rührer auf und ist der Reaktor eingerichtet, den Rohstoff nur durch eingeblasene Luft zu rühren.
• Die durch die zumindest eine Lüftungslanze in den Reaktor eingeblasene Luft kann gefiltert und/oder mit Feuchtigkeit angereichert sein. Generell ist die zumindest eine Lüftungslanze an einen Kompressor angeschlossen, optional mit daran angeschlossenem Luftfilter, wobei der Kompressor bevorzugt eingerichtet ist, einen Luftdruck von zumindest 6 bar, bevorzugt zumindest 8 bar, z.B. bis zu 30 bar zu erzeugen.
• Die zumindest eine Lüftungslanze kann Krümmungen, z.B. Haken oder Spiralen aufweisen, oder kann ohne Krümmungen ausgebildet sein.
• In einer ersten Ausführungsform kann die zumindest eine Lüftungslanze anschließend an die im Deckel angeordnete Durchführung einen geraden ersten Abschnitt aufweisen, der bei Anordnung des Deckels als Verschluss des Reaktorkessels in Richtung auf die Bodenwand ragt, und daran anschließend einen gekrümmten zweiten Abschnitt, z.B. als Spirale ausgebildet, der bei Anordnung des Deckels als Verschluss des Reaktorkessels in einem Abstand von z.B. 0,5 bis 2 cm zur Bodenwand und bevorzugt parallel zu dieser angeordnet ist. Dann sind bevorzugt die Austrittsöffnungen der Lüftungslanze in Richtung auf den Deckel ausgerichtet, und ist die von der zumindest einen Lüftungslanze erzeugte Rührbewegung des Rohstoffs bzw. der Fermenterbrühe eine durch aufsteigende Luftblasen erzeugte laminare Bewegung.
• In einer zweiten Ausführungsform kann der Reaktor zumindest 2, bevorzugt zumindest 4 Lüftungslanzen aufweisen, die bevorzugt alle ohne Krümmungen ausgebildet sind und bei Anordnung des Deckels als Verschluss des Reaktorkessels z.B. parallel oder in einem Winkel zur Längsachse den Reaktors in den Reaktor ragen, deren Austrittsöffnungen jeweils in einem Winkel von zumindest 0° bis zu 90° zum jeweils nächstliegenden Abschnitt der umlaufenden Seitenwand ausgerichtet sind. Dann ist die von der zumindest einen Lüftungslanze bewirkte Rührbewegung des Rohstoffs bzw. der Fermenterbrühe bevorzugt eine durch waagerecht oder schräg eingeblasene Luftblasen erzeugte strudelförmige oder spiralförmige Bewegung. In dieser Ausführungsform ist bevorzugt, dass die zumindest 2 Lüftungslanzen in einem geringeren Abstand zur umlaufenden Seitenwand angeordnet sind als andere Einrichtungen, insbesondere als durch den Deckel geführte Überdruckventile, Heizstäbe, Sensoren und Sonden.
• Es ist bevorzugt, dass die optionale Mischkammer einen Behälter mit einem ersten und einem zweiten Einlass aufweist, wobei der erste Einlass bevorzugt zum Einspeisen der Fermenterbrühe und der zweite Einlass zum Einspeisen der pflanzlichen Proteinmischung eingerichtet ist. Dabei können erster und zweiter Einlass, unabhängig voneinander oder gleich, durch Leitungen, optional mit darin angeordneter Fördereinrichtung, z.B. einer Dosierschnecke oder einem Trichter für die pflanzliche Proteinmischung und/oder einer Pumpe für die Fermenterbrühe, gebildet sein, oder z.B. durch Öffnungen in dem Behälter gebildet sein, durch die die Fermenterbrühe bzw. die pflanzliche Proteinmischung eingefüllt werden können, z.B. durch Gießen oder Schütten.
• Die optionale Mischkammer ist eingerichtet, die pflanzliche Proteinmischung und die Fermenterbrühe zumindest anteilig aufzunehmen, vorzugsweise die vollständige Fermenterbrühe, optional alle Fermenterbrühen aus Fermentationen mit verschiedenen Nebenströmen und/oder mit verschiedenen Basidiomyceten aufzunehmen, bevorzugt einschließlich wässriger Fraktionen, insbesondere die Fermenterbrühe bzw. Fermenterbrühen und die pflanzliche Proteinmischung nacheinander oder gleichzeitig aufzunehmen und zu lagern bzw. zu inkubieren, bevorzugt dabei zu temperieren.
• Die optionale Mischkammer kann beheizbar und/oder kühlbar sein, insbesondere auf eine Temperatur von 5 bis 40 °C, bevorzugt auf 10 bis 30 °C oder bis 20 °C temperierbar sein, z.B. mittels eines Wärmetauschers, und/oder kann eine Mischeinrichtung aufweisen, z.B. einen Rührer oder einem Magnetrührwerk .
• Die optionale Mischkammer kann direkt mit dem Einlassende des Extruders verbunden sein, z.B. über eine Leitung, vorzugsweise mit darin angeordneter Fördereinrichtung, z.B. Pumpe.
• Der Extruder ist bevorzugt ein Schneckenextruder mit zumindest einer Schnecke, bevorzugt zumindest 2 Schnecken. Insbesondere kann der Extruder ein Planetwalzenextruder sein.
• Der Extruder erstreckt sich bevorzugt von einem Einlassende zu einem gegenüberliegenden Auslassende, mit zumindest 3 zwischenliegenden Abschnitten, die unabhängig voneinander beheizbar und/oder kühlbar sein können, z.B. mittels eines am Stator und/oder der zumindest einen Schnecke des Extruders angeordneten Doppelmantels, der von einem Temperiermedium durchströmt wird, oder einer elektrischen Heizung. An seinem Einlassende weist der Extruder einen Einlass auf, der mit dem Reaktor oder optional der Mischkammer verbunden sein kann.
• Generell ist der Extruder eingerichtet, eine in sein Einlassende eingefüllte pflanzliche Proteinmischung in einem Abschnitt des Extruders auf eine Temperatur von zumindest 65 °C zu erhitzen und bevorzugt einem Druck von zumindest 4 bar zu unterwerfen.
• Z.B. kann ein an das Einlassende angrenzender erster Abschnitt des Extruders, der bevorzugt einen ersten Zuführstutzen aufweist, unbeheizt sein oder auf eine erste Temperatur beheizt sein, z.B. auf eine Temperatur von zumindest 40°C oder zumindest oder bis zu 65 °C, und ein daran stromabwärts angrenzender zweiter Abschnitt des Extruders auf eine zweite Temperatur, höher als die erste Temperatur, z.B. 110 bis 150 °C, bevorzugt 120 bis 140 °C beheizt sein, ein stromabwärts daran angrenzender dritter Abschnitt kann auf eine dritte Temperatur, niedriger als die zweite Temperatur, z.B. 110 °C oder von 115 °C bis 122 °C oder bis 121 °C oder bis 120 °C, z.B. 118 °C bis 121 °C gekühlt sein, und ein optionaler vierter Abschnitt, der bevorzugt einen zweiten Zuführstutzen aufweist, kann auf eine vierte Temperatur, niedriger als die dritte Temperatur, z.B. maximal 100°C, z.B. 30 bis 80 °C gekühlt sein, oder kann nicht temperiert sein.
• Es ist generell bevorzugt, dass der sich an den dritten oder optional vierten Abschnitt des Extruders am Auslassende anschließende Auslass des Extruders als Kühldüse ausgebildet ist, die bevorzugt eingerichtet ist, die aus dem Extruder austretende Proteinmasse auf eine Temperatur von 60 bis 100 °C, bevorzugt 89 bis 90°C zu kühlen.
• Die Erfindung wird nun anhand von Beispielen und mit Bezug auf die Figuren erläutert, die in
• - 1 schematisch den Deckel eines Reaktors einer ersten Ausführungsform im Querschnitt,
• - 2 schematisch den Deckel eines Reaktors einer zweiten Ausführungsform im Querschnitt und
• - 3 schematisch den Deckel eines Reaktors einer ersten Ausführungsform im Querschnitt zeigen.
• Die in den Figuren schematisch gezeigten Deckel weisen als Durchbrechungen ausgebildete Führungen auf, jeweils als runde schwarze geschlossene Linien dargestellt. Lüftungs- und/oder Heißdampf-Lanzen 1 sind mit ihren Austrittsöffnungen jeweils in Pfeilrichtung angeordnet, sodass der Rohstoff beim Einblasen von Luft in den Reaktor gerührt wird. Durch Überdruckventile 2 kann überschüssige Luft aus dem Reaktor entweichen. Durch Entnahmesonden 3 kann Rohstoff bzw. Fermenterbrühe aus dem Reaktorinnenraum entnommen werden. Durch Messsensoren 4 kann die im Reaktorinnenraum angeordnete Brühe auf z.B. Temperatur, pH-Wert oder gelöstem Sauerstoff ... geprüft werden. Über Animpfsonden 5 kann der Rohstoff angeimpft werden, z.B. mit Mycel eines Basidiomyceten.
• Der in 1 schematisch gezeigte Deckel weist einen runden Querschnitt und 2 Lüftungs- und/oder Heißdampf-Lanzen 1 auf, die mit ihren Austrittsöffnungen jeweils etwa parallel zur umlaufenden Seitenwand angeordnet sind, sodass beim Einblasen von Luft eine strudelförmige Durchmischung bewirkt wird. Zudem ist ein Überdruckventil 2 durch den Deckel geführt, sowie jeweils eine Entnahmesonde 3, ein Messsensor 4 und eine Animpfsonde 5.
• Der in 2 gezeigte Deckel ist von viereckigem Querschnitt mit abgerundeten Ecken und weist 12 Lüftungs- und/oder Heißdampf-Lanzen 1 auf, deren Austrittsöffnungen in einem Winkel von 15° bis 90° zum jeweils nächstliegenden Abschnitt der umlaufenden Seitenwand ausgerichtet sind, sodass beim Einblasen von Luft eine spiralförmige Durchmischung bewirkt wird. Überdies sind 4 Überdruckventile 2 durch den Deckel geführt, durch die Luft aus dem Reaktorinnenraum entweichen kann, sowie jeweils eine Entnahmesonde 3, Messsensor 4 und Animpfsonde 5.
• 3 zeigt einen Deckel von viereckigem Querschnitt, der 4 Lüftungs- und/oder Heißdampf-Lanzen 1 aufweist. Diese sind mit ihren Austrittsöffnungen jeweils in einem Winkel von 10° bis 45° zum nächstliegenden Wandabschnitt ausgerichtet, um eine strudelförmige Durchmischung zu bewirken. Weiterhin sind 4 Überdruckventile 2 durch den Deckel geführt, sowie jeweils eine Entnahmesonde 3, Messsensor 4 und Animpfsonde 5.
• Beispiel 1: Fermentation von Presskuchen aus der Speiseölgewinnung als Rohstoff, Extrusion des Mycels mit Erbsenprotein und Kürbiskernmehl als Inhaltsstoffe
• Als Beispiel für einen Rohstoff wurde Presskuchen aus Raps, der bei der Herstellung von Rapsöl anfällt, zu ca. 30 Gew.-% in Wasser suspendiert, durch Autoklavieren bei 121°C für 20 min sterilisiert, mit Mycel von Flammulina velutipes (Samtfußrübling, Enoki) angeimpft und in einem 500 L Fermenter unter aeroben Bedingungen bei 26 °C für 8 bis 10 d unter Rühren mit einem Propellerrührer fermentiert. Aus der so hergestellten Fermenterbrühe konnte das Mycel durch Sieben von der flüssigen Fraktion getrennt werden. Das Mycel zeigte eine ähnlich kompakte Struktur wie das Pseudogewebe von Fruchtkörpern des Pilzes, der auf festem Substrat gewachsen war. Das Mycel zeigte einen Wassergehalt von ca. 87 bis 93%. Die flüssige Fraktion der Fermenterbrühe enthielt nach Abtrennen des Mycels keine Feststoffe, die größer als 0,1 mm groß waren.
• Dieses Beispiel zeigt, dass in der Fermentation mit Basidiomyceten auch cellulosehaltige Rohstoffe vollständig abgebaut werden und zu Pilzmycel und einer wässrigen Fraktion der Fermenterbrühe umgesetzt werden.
• Die wässrige Fraktion der Fermenterbrühe kann auch nach dem Abtrennen des Mycels enzymatisch aktiv sein und bei Inkubieren einer Mischung dieser wässrigen Fraktion mit zumindest einem pflanzlichen Mehl dessen Verarbeitbarkeit und/oder die Eigenschaften des daraus durch Extrudieren hergestellten Lebensmittels beeinflussen.
• Die Fermenterbrühe wurde zu einer Zusammensetzung aus 10 Gew.-% Fermenterbrühe einschließlich Pilzmyzel, 36,7 Gew.-% Erbsenproteinisolat, 47,2 Gew.-% Wasser oder ebenfalls Fermenterbrühe, 1,6 Gew.-% Erbsenfasern, 0,7 Gew.-% Salz (NaCl), 1,6 Gew.-% Hefeflocken und 2,2 Gew.-% Öl (pflanzliches Speiseöl) zusammengemischt und unmittelbar in einen Doppelschneckenextruder eingeführt. Optional wurde die Fermenterbrühe behandelt, um das Pilzmycel darin zu zerkleinern und anschließend mit einer Pumpe zur Zusammensetzung zu dosieren. In der Zusammensetzung kann generell vollständige Fermenterbrühe eingesetzt werden, ohne dass der Zusammensetzung zusätzlich Wasser zugesetzt wird. Bei der Extrusion trat kein Wasser aus dem Extruder aus, bevor die Masse aus dem Extruder austrat. Bevorzugt wurde die Masse in einer an den Extruderauslass angeschlossenen Düse, die optional eine Kühldüse gemäß EP 3 621 463 war, auf ca. 80°C gekühlt.
• Im Extruder erreichte die Mischung der Inhaltsstoffe eine maximale Temperatur von 135 °C.
• Die so hergestellte Masse, die das Lebensmittel bildete, hatte eine schnittfeste Konsistenz, einen leichten Geschmack und ein leichtes Aroma von Pilzen. Bitterstoffe, die im ursprünglich eingesetzten Presskuchen enthalten waren, wurden bei sensorischer Prüfung des Lebensmittels nicht festgestellt.
• Wenn vor dem Einbringen der Inhaltsstoffe in den Extruder eine Mischung mit einem Teil der wässrigen Fraktion der Fermenterbrühe und dem zumindest einem pflanzlichen Mehl hergestellt und inkubiert wurde, z.B. für 1 h bei 30°C, mit oder ohne Rühren, wurden Bitterstoffe aus dem zumindest einen pflanzlichen Mehl entbittert. Dieser Effekt der wässrigen Fraktion der Fermenterbrühe wurde z.B. bei Mehl aus Erbsen gefunden.
• Beispiel 2: Fermentation von Zuckerrübentrockenschnitzel als Rohstoff
• Als Beispiel für einen weiteren Rohstoff wurden Zuckerrübentrockenschnitzel, die bei der Zuckerherstellung anfallen, zu ca. 5 Gew.-% in Hefeextraktlösung (0,3 g/L) suspendiert und zur Keimreduktion pasteurisiert (75-85 °C für 1 h). Das Medium (150 mL) wurde unter Nutzung von 10 % (v/v) Vorkultur mit Mycel von Pleurotus ostreatus var. florida (Austernseitling) angeimpft und in einem 300 mL-Schüttelkolben unter aeroben Bedingungen bei 24 °C für 8 bis 14 d unter Schütteln (150 Upm) fermentiert. Während der Kultivierung wurden die Kulturen regelmäßig bzgl. ihres pH-Wertes sowie eventueller mikrobiologischer Kontaminationen untersucht. Für letzteres erfolgte eine Sterilkontrolle durch Ausstreichen auf verschiedenen Nährböden, Herstellung von Flüssigkulturen und Mikroskopie. Der pH-Wert der Fermentationsbrühe stieg im Laufe der Fermentationszeit von pH 4,32 auf pH 5,85 an. In den Fermentationsansätzen konnten für den gesamten Kultivierungszeitraum keine mikrobiologischen Kontaminationen festgestellt werden. Damit wurde gezeigt, dass die Keimreduktion mittels Pasteurisierung ausreichend war. Weiterhin konnte gezeigt werden, dass P. sapidus var.florida die Auskeimung von hitzeresistenten Bakteriensporen, die mittels Pasteurisation nicht abgetötet werden können, oder die anschließende Vermehrung der resultierenden Mikroorganismen unterdrückt hat, da auch nach Erreichen von einem pH-Wert größer 4,5 (unter pH 4,5 findet kein Auskeimen der Sporen statt) keine mikrobielle Kontamination nachgewiesen werden konnte. Am Ende der Fermentation wurde eine Biotrockenmasse von 10 bis 20 g/L erzielt.
• Aus der erzeugten Fermenterbrühe konnte das Mycel durch Sieben oder Zentrifugation von der flüssigen Fraktion getrennt werden. Das Mycel zeigte eine ähnlich kompakte Struktur wie das Pseudogewebe von Fruchtkörpern des Pilzes, der auf festem Substrat gewachsen war. Das Mycel zeigte einen Wassergehalt von ca. 89 bis 95 %. Die flüssige Fraktion der Fermenterbrühe enthielt nach Abtrennen des Mycels keine Feststoffe, die größer als 0,1 mm groß waren.
• ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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• Zitierte Patentliteratur
• EP 3270716 [0003]
• EP 3621463 B1 [0004]
• DE 2603406 A1 [0005]
• EP 3621463 [0073]

Claims (20)

1. Verfahren zur Herstellung von Lebensmitteln mit den Schritten - Pasteurisieren eines Rohstoffs, der ein Nebenstrom der Lebensmittelproduktion ist, zur Herstellung eines pasteurisierten Rohstoffs, - Animpfen des pasteurisierten Rohstoffs mit zumindest einem essbaren Basidiomyceten und aerobes Fermentieren des in Wasser suspendierten pasteurisierten Rohstoffs im Submersverfahren zur Herstellung einer Fermenterbrühe mit einem Gehalt an Mycel des zumindest einen Basidiomyceten, - Einbringen der vollständigen Fermenterbrühe als Inhaltsstoff in einen Extruder, - Einbringen zumindest einer pflanzlichen Proteinmischung als Inhaltsstoff in den Extruder, - und Extrudieren der Inhaltsstoffe, wobei die Inhaltsstoffe eine Temperatur von zumindest 65°C erreichen, zur Herstellung einer Masse, und vor oder nach dem Austreten der Masse aus dem Extruder, Kühlen der Masse zur Herstellung des Lebensmittels.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Fermentieren für eine Dauer von 5 bis 15 d erfolgt.
3. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Rohstoff vor dem Pasteurisieren zu 20 bis 40 Gew.-% in Wasser suspendiert wird und die erhaltene Suspension pasteurisiert wird.
4. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zum Animpfen Mycel des zumindest einen Basidiomyceten eingesetzt wird, das in aerober Submersfermentation hergestellt und anschließend durch intensives Scheren zerkleinert wurde.
5. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das aerobe Fermentieren im offenen Behälter erfolgt, wobei die Belüftung mit nicht sterilisierter Luft erfolgt.
6. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass beim aeroben Fermentieren allein die Belüftung das Mischen bewirkt.
7. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Einbringen der Fermenterbrühe in den Extruder ein Volumenanteil der wässrigen Fraktion der Fermenterbrühe abgetrennt wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass von der Fermenterbrühe kein Anteil der wässrigen Fraktion abgetrennt wird und den Inhaltsstoffen kein zusätzliches Wasser zugesetzt wird.
9. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Inhaltsstoffe beim Extrudieren eine Temperatur von zumindest 120°C erreichen.
10. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass beim Extrudieren und während des Kühlens der Masse keine Bestandteile aus der Mischung austreten.
11. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Einbringen in den Extruder ein Volumenanteil der wässrigen Fraktion der Fermenterbrühe und/oder ein Volumenanteil der Fermenterbrühe mit dem zumindest einen pflanzlichen Mehl gemischt wird und diese Mischung für zumindest 1h bei 5 bis 30°C, statisch oder unter Rühren, inkubiert wird.
12. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Rohstoff, der ein Nebenstrom der Lebensmittelproduktion ist, ausgewählt ist unter Stielen von Speisepilzen, Getreide- und Leguminosenstroh, Zuckerrübenschnitzeln nach der Extraktion von Zucker, Getreidekleie, Kartoffelschalen, Apfelschalen, Traubenschalen, Citrusschalen und Karottenschalen, Blumenkohlschnitt, Lauchgrün, ausextrahierten Teeblättern, Presskuchen aus der Speiseölgewinnung, leeren Sonnenblumenblüten, Sonnenblumenschalen, Nussschalen, optional gemahlen oder ungemahlen, Maiskolben nach dem Entfernen der Maiskörner, roten Erdnussschalen, Biertreber, Weintrester, optional nach dem Abdestillieren von Alkohol, Zuckerrohrbagasse, Zuckerrohrblättern, Kaffeesatz nach einer Extraktion, Rückbrot, Bananenblättern, und Mischungen von zumindest zweien dieser.
13. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das pflanzlichen Mehl ausgewählt ist unter Proteinkonzentraten, Proteinisolaten oder Mehl aus Kürbiskernen, aus Ackerbohne, aus Erbse, aus Sonnenblume oder aus Getreide und Mischungen aus zumindest zweien dieser.
14. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Basidiomycet ausgewählt ist unter Pleurotaceae, insbesondere Pleurotus ostreatus (Austernseitling), Pleurotus eryngii (Brauner Kräuter-Seitling), Pleurotus pulmonarius (Kastanienseitling), Pleurotus citrinopileatus (Zitronenseitling), Pleurotus salmoneo-stramineus (Rosenseitling), Omphalotaceae, insbesondere Lentinus edodes (Shiitake), Physalacriaceae, insbesondere Flammulina velutipes (Samtfussrübling), Agaricaceae, insbesondere Macrolepiota procera (Parasol), Agaricus bisporus (Champignon), Agaricus arvensis (Anischampignon), Strophariaceae, insbesondere Kuehneromyces mutabilis (Stockschwämmchen), Stropharia rugosoannulata (Riesen- oder Kulturtäuschling), Pholiota nameko (Goldkäppchen, Nameko), Bolbitiaceae, insbesondere Agrocybe aegerita (Südlicher Ackerling), Lyophyllaceae, insbesondere Hypsizygus ulmarius (Ulmenrasling), Hypsizygus tessulatus (Buchenrasling, Shimeji), Tricholomataceae, insbesondere Lepista nuda (Violetter Rötelritterling), Boletaceae, insbesondere Boletus edulis (Steinpilz), Boletus pinicola, Boletus aereus, Cantharellaceae insbesondere Cantharellus cibarius (Pfifferling), Polyporaceae, insbesondere Pleurotus sajor-caju (grauer Austernseitling), Laetiporaceae, insbesondere Laetiporus sulphureus (Schwefelporling), Grifolaceae, insbesondere Grifola frondosa, Auriculariaceae, insbesondere Auricularia auricula-judae, Hericiaceae, insbesondere Hericium erinaceus und Kombinationen von zumindest zweien dieser.
15. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Extrudieren mit den Schritten - Mischen von pulverförmigen Proteinen aus pflanzlichen Quellen und optional weiteren Inhaltsstoffe, z.B. Hefeflocken, Fasern, optional eines ersten Anteils der Fermentationsbrühe und/oder eines ersten Anteils Wasser, zur Herstellung einer pflanzlichen Proteinmischung, die Proteinmischung zumindest 60 Gew.-% pflanzliches Protein enthält. - Zuführen der pflanzlichen Proteinmischung in das Einlassende eines Extruders, - Zuführen von Fermentationsbrühe, optional eines zweiten Anteils Wasser, in den Extruder durch einen ersten Zuführstutzen des Extruders, der stromabwärts des Einlassendes des Extruders angeordnet ist, wobei die pflanzlichen Proteinmischung einschließlich der Fermentationsbrühe und zugesetzten Wassers insgesamt Wasser zu einem Anteil von 30 Gew.-% bis 60 Gew.-% an der aus dem Extruder austretenden Proteinmasse enthält, - optional Zuführen von weiteren Inhaltsstoffen stromabwärts des Einlassendes durch einen stromabwärts des ersten Zuführstutzens am Extruder angebrachten zweiten Zuführstutzen, - wobei die pflanzliche Proteinmischung in einem Abschnitt des Extruders auf eine Temperatur von 110 bis 150 °C erhitzt und einem Druck von zumindest 4 bar unterworfen wird, - Formen und Kühlen der aus dem Extruder austretenden Proteinmasse.
16. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Extruder in dem Abschnitt stromaufwärts des zweiten Zuführstutzens gekühlt wird, um die Masse auf eine Temperatur von maximal 125 °C zu kühlen.
17. Vorrichtung zur Verwendung in einem Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, mit - einem Reaktor mit einem einseitig offenen Reaktorkessel und einem abnehmbaren, den Reaktorkessel vollumfänglich verschließenden Deckel mit zumindest einer Durchbrechung, die jeweils eingerichtet ist/sind, eine Durchführung für zumindest eine Einrichtung zu bilden, wobei der Reaktor einen Wärmetauscher aufweist, der eingerichtet ist, den gesamten im Reaktor befindlichen Rohstoff durch Erhitzen auf zumindest 68 °C für zumindest 20 min zu pasteurisieren, wobei der Reaktor zumindest eine Lüftungslanze mit jeweils zumindest 2 ausgerichteten Austrittsöffnungen für Luft aufweist, die eingerichtet ist, das Innenvolumen des Reaktors durch Einblasen der Luft zu rühren bzw. zu durchmischen, wobei der Reaktor keinen beweglichen Rührer aufweist und eingerichtet ist, den Rohstoff nur durch eingeblasene Luft zu rühren. und - einem Extruder mit einem Einlassende, einem gegenüberliegenden Auslassende, mit zumindest 3 zwischenliegenden Abschnitten, die unabhängig voneinander beheizbar und/oder kühlbar sind, wobei das Auslassende durch eine Kühldüse gebildet ist und der Extruder eingerichtet ist, eine in sein Einlassende eingefüllte pflanzliche Proteinmischung in einem Abschnitt des Extruders auf eine Temperatur von zumindest 65 °C zu erhitzen.
18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Reaktorkessel durchgehend ausgebildet ist und alle Einrichtungen durch den Deckel geführt sind, und der Deckel zusammen mit den durch ihn geführten Einrichtungen entnehmbar und reinigbar ist.
19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 18, gekennzeichnet durch eine Mischkammer, die eingerichtet ist, die pflanzliche Proteinmischung und die Fermenterbrühe zumindest anteilig aufzunehmen und zu lagern.
20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass der Extruder in einem ersten Abschnitt auf eine Temperatur von zumindest 65 °C temperiert ist, in einem stromabwärts daran anschließenden Abschnitt auf eine Temperatur von 110 bis 150 °C temperiert ist, in einem stromabwärts daran anschließenden dritten Abschnitt auf eine Temperatur von 110 bis 121 °C temperiert ist, und die Kühldüse eingerichtet ist, die aus dem Extruder austretende Proteinmasse auf eine Temperatur von 30 bis 80 °C zu kühlen.

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