DE1303052C2 - Verfahren zur herstellung von pulverfoermigen haltbaren nahrungsmitteln - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von pulverförmigen haltbaren Nahrungsmitteln aus planzlichen oder tierischen Stoffen.

Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß man in Kombination von an sich bekannten Verfahrensstufen die Ausgangsstoffe bei gleichzeitiger oder vorherge- hender Zerkleinerung mit 20 bis 50% roher Stärke, bezogen auf die gesamte Trockensubstanz, und gegebenenfalls Wasser zu einer homogenen cremeartigen fließfähigen Paste anteigt und diese kontinuierlich in dünner Schicht von nicht mehr als 2 mm auf einem endlosen Förderband ausbreitet und mittels eines Luftoder Inertgasstromes, der über die freie Oberfläche der Schicht streicht, ausgehend von der Oberfläche, trocknet, wobei die Temperatur des zu trockenenden Gutes während des Anteigens und Entwässerns 37° C nicht überschreitet

Zahlreiche Substanzen tierischer oder pflanzlicher Herkunft enthalten häufig sehr große Mengen Wasser. Dieses Konstitutionswasser ist im allgemeinen für die Verwendung als Nahrungsmittel erforderlich, vermin-(dert aber die Haltbarkeit über längere Zeit, da es eine Hydrolyse und ein Ranzigwerden oder eine Verschlechterung des Geruchs bewirkt und die Substanzen, insbesondere durch Gärung, verändert Infolge ihres tiohen Wassergehalts müssen diese Nahrungsmittel in !besonderen Behältern aufbewahrt werden, und die {Handhabung und der Transport dieser wasserhaltigen Produkte ist im allgemeinen mit hohen Kosten •verbunden.

Diese Nachteile werden durch Verwendung von entwässerten oder dehydrastisierten Produkten, welche in pulverförmigen Zustand gebracht oder erhalten Werden können, überwunden. Die dehydratisierten Produkte sollen aber als solche bzw. nach Zugabe von Wasser die Eigenschaften der Ausgangsstoffe vollstendig behalten bzw. wiedererlangen.

Es sind zahlreiche Verfahren zur Dehydratisierung bekannt.

Bei vielen dieser bekannten Verfahren werden die zerkleinerten Ausgangsstoffe in geschlossenen Behältern erwärmt oder durch Einwirkung eines Luft- oder Inertgasstromes, gegebenenfalls bei gleichzeitiger Einwirkung von Vakuum, getrocknet. Die bei diesen Verfahren angewendete Temperatur ist jedoch im allgemeinen hoch und führt häufig zu einer Denaturierung der Ausgangsstoffe, was sich bei der Wiederherstellung der ursprünglichen organoleptischen Eigenschaften der behandelten Stoffe nachteilig auswirkt

Ein anderes bekanntes Verfahren besteht darin, daß man eine Lösung der zu behandelnden Substanz in feiner Verteilung in einen geschlossenen Raum mit Warmluftumwälzung eindüst Hierbei verdampft das Wasser sofort, und die festen Stoffe scheiden sich in Form eines entwässerten Pulvers ab. Dieses Verfahren erfordert die Verwendung aufwendiger Apparaturen. Außerdem kann dieses Verfahren nicht immer ange wendet werden, da es bei gewissen Produkten nicht möglich ist, sie in eine ausreichend flüssige Form zu bringen.

Die Entwässerung unter gleichzeitiger Einwirkung von Vakuum und einer intensiven Abkühlung, welche unter Bezeichnung »LyophiJisierung« bekannt ist, stellt ein weiteres Entwässerungsverfahren dar, das die Eigenschaften des Ausgangsproduktes weitgehend erhält. Auch die hierfür erforderlichen Einrichtungen sind sehr aufwendig, so daß das Verfahren nur auf Stoffe anwendbar ist die in verhältnismäßig geringen Mengen vorliegen und einen hohen Handelswert haben.

Es ist ferner ein Verfahren zum Trocknen von festen Nahrungsmitteln, wie Fleisch. Gemüse, Obst od. dgl, bekannt wobei die Stoffe zunächst durch Zerkleinerung breiig gemacht und dann 8 bis 12 Gewichtsprozent Stärke oder stärkehaltige Mehle zugesetzt und bei 60' C nicht übersteigenden Temperaturen getrocknet werden. Bei einem Feuchtigkeitsgehalt des Ausgangsmaterials von etwa 80% führt der Zusatz von 8 bis 12 Gewichtsprozent Stärke zu einer Herabsetzung des Feuchtigkeitsgehalt auf etwa 72%.

Über die Art der Trocknung ist jedoch nichts angegeben, und die maximale Trockentemperatur von 60° C ist für viele Anwendungen zu hoch und liegt nahe an der Verkleisterungstemperatur der Stärke.

Ferner ist es bekannt zerkleinerten Bananen Stärke zuzusetzen, um eine Masse mit einer teigartigen Konsistenz zu erhalten. Die teigartige Masse wird dann zu Fladen ausgewalzt und in beliebiger Weise getrocknet, z. B. in einem Ofen oder in einem Trockenraum, wobei eine schnell trocknende Hitze bevorzugt wird.

Wie Versuche des Erfinders gezeigt haben, dauert die Trocknung eines solchen steifen Teiges überraschenderweise länger als die Trocknung einer fließfähigen Paste mit einem höheren Wassergehalt, wahrscheinlich deshalb, weil die Oberfläche des Teiges verkrustet und wasserdampfundurchlässig wird.

Das vorliegende Verfahren hat gegenüber den bekannten Verfahren den Vorteil, daß man nur einen einfachen Zusatzstoff ohne irgendwelche chemischen Konservierungsmittel zu verwenden braucht, so daß sich die Kosten der Fertigprodukte nur geringfügig erhöhen. Die nach dem neuen Verfahren gewonnenen Trockenprodukte enthalten die Bestandteile der Ausgangsprodukte in praktisch unverändertem Zustand, wobei eine Rehydratisierung der Ausgangsprodukte mit im wesentlichen unveränderten organoleptischen Eigenschaften möglich ist.

Das Verfahren ist insbesondere auf. rohe Nahrungsmittel tierischer oder pflanzlicher Herkunft anwendbar, die nach Zusatz von roher Stärke und gegebenenfalls Wasser in Form einer pastenartigen homogenen Mischung mit cremeaniger Konsistenz vorliegen, in

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welcher die einzelnen Teilchen der Ausgangsstoffe nicht fühlbar sind.

, Wichtig für die nachfolgende Trocknung in dünner $chicht von weniger als 2 mm Dicke ist, daß die vorher hergestellte cremeartige Paste wirklich cremeartig und s homogen ist Dies setzt immer einen hohen Wassergehalt voraus. Wenn also, wie beim bekannten Verfahren vorgeschlagen, der Wassergehalt von 50% nicht iberschritten werden soll, so läßt sich eine solche cremeartige homogene Masse nicht erzielen. Man muß daher bei diesem bekannten Verfahren, wenn man sehr wasserhaltige Stoffe, wie z.B. Tomaten, verarbeitet, stufenweise arbeiten und stufenweise trocknen, wodurch das ganze Verfahren wesentlich kompliziert wird. Außerdem sind die angegebenen Temperaturen von 50° C für das vorliegende Verfahren viel zu hoch und führen immer zu feeaientativen Veränderungen.

Bestimmte leicht verderbliche Nahrungsmittel konnten bisher nur im frischen Zustand mit ihrem IConstitutionswasser verwendet werden, d. h„ sie waren auf die Dauer nicht haltbar. Dies gilt insbesondere für bestimmte Milchprodukte, wie Quark, ferner für Fleisch, tierische Organe, Geflügel, Fische, frisches Gemüse und Obst sowie für bestimmte Pflanzenextrakte oder Extrakte, welche bei der Hydrolyse von biologischen Substanzen erhalten werden. Alle diese Substanzen können nach dem Verfahren gemäß der Erfindung vorteilhaft entwässert und auf pulverförmige Trockenprodukte verarbeitet werden.

Es können die nachstehenden Hauptfälle vorliegen:

a) Wenn die Ausgangsstoffe homogen sind und in Form einer feinen Paste vorliegen, ist eine besondere Vorbehandlung vor dem Zusatz der rohen Stärke nicht erforderlich.

b) Wenn die Ausgangsstoffe in Form einer festen 3,5 homogenen Paste vorliegen, so daß eine innige Mischung mit der Rohstärke nur sehi schwierig zu erzielen ist, setzt man den Ausgangsstoffen eine bestimmte Menge Wasser zu, so daß sie verflüssigt werden, wobei dieser Zusatz insbesondere dann zweckmäßig ist, wenn die Ausgangssstoffe mit Wasser mischbar oder in Wasser löslich sind.

c) Wenn die Ausgangsstoffe faserig oder heterogen sind, wie bei tierischen oder pflanzlichen Geweben oder Organen, muß man sie zerkleinern und homogenisieren, so daß möglichst feine Teilchen gebildet werden. Hierzu werden vorteilhaft schnelllaufende Zentrifugenmühlen verwendet, wobei Wasser zugesetzt wird, um die Durchführung zu erleichtern und beim Zerkleinern eine Erhöhung der Temperatur auf oberhalb 37° C zu vermeiden.

Es ist zweckmäßig, während des Zerkleinerns in der Weise zu kühlen, daß die Temperatur ständig unter 37° C bleibt

Wenn die Substanz selbst stärkehaltige Stoffe enthält, ist dieser Anteil bei der Berechnung der zuzusetzenden Stärkeoiciige zu berücksichtigen.

Die zuzusetzende Wassermenge soll möglichst genau dosiert werden. Sie hängt ab von dem Anteil des bereits im Ausgangsmaterial vorhandenen Wassers und der erwünschten Viskosität der nach dem Zerkleinern erhaltenen Paste. Es wird in jedem Fall so viel Wasser zugeführt, daß das Zerkleinern begünstigt wird und eine gute Ausbreitung in dünner Schicht auf den Trockenflächen des Förderbandes erzielt wird.

Das Gemisch wird anschließend gemäß dem Verfahren der Erfindung behandelt, indem man es in dünner Schicht von höchstens 2 mm Dicke von einem Lufi-

oder Inertgasstrom bei niedriger Temperatur überstreichen läßt Insbesondere kann die Schicht auf einem endlosen glatten Förderband, das mit einem hydrophoben Material, wie Kunstharz, beschichtet ist, ausgebreitet werden. Die Entwässerung erfolgt durch Oberflächenverdampfung. Am Ende fällt die Mischung als trockenes Pulver an.

Auf diese Weise erreicht man, daß die organoleptischen Eigenschaften des Materials nicht verändert werden und andererseits, daß die rohe Stärke sich nicht in situ in Stärkekleister umwandelt Man kann insbesondere bei empfindlichen Substanzen trockene Luft zum Trocknen verwenden, deren Temperatur unter 37° C liegt wodurch mit völliger Sicherheit Veränderungen der Eigenschaften der behandelten Produkte vermieden werden. In bestimmten Fällen und in bestimmten Phasen des Verfahrens ist es möglich, eine auf etwas oberhalb 37° C erwärmte Luft zu verwenden, wodurch die Entwässerung beschleunigt wird, ohne daß aber die Temperatur der behandelten Masse selbst diesen Wert überschreitet Hierbei erniedrigt sich durch die Verdampfung des Wassers aus dem behandelten Material die Temperatur im Material selbst

Der zum Trocknen verwendete Luft- oder Inertgasstrom wird bei kontinuierlicher Durchführung des Verfahrens zweckmäßig im Gegenstrom zur Transportrichtung des Materials geführt, wodurch schädliche Temperaturanstiege im Material vermieden werden.

Der Temperaturunterschied zwischen dem Behandlungsgut und der Luft hängt nicht nur von dessen Wassergehalt ab, sondern auch von verschiedenen anderen Faktoren, z. B. der Schichtdicke, dem Grad des angewendeten Vakuums, der Fördergeschwindigkeit des Behandlungsgutes und der Geschwindigkeit und dem Feuchtigkeitsgehalt des Trockungsgasstromes. Es ist in allen Fällen leicht, die Temperatur des Behandlungsgutes zu messen und die Temperatur und die Geschwindigkeit des Gasstromes zu regeln.

Insbesondere kann man Wärmemesser oder Thermoelemente in die Masse einführen und damit die Temperaturregler der Trocknungsluft automatisch steuern, wodurch örtliche Überhitzungen mit Sicherheit ausgeschaltet werden.

Die Trocknungswirkung ist durch die hygroskopischen und absorbierenden Eigenschaften der rohen Stärke bedingt. Schon bei der Herstellung der Mischung quillt die rohe Stärke unter Absorption des Konstitutionswassers. Bei der anschließenden Trocknung durch den Luft- oder Inertgasstrom gibt die Mischung das Wasser als Dampf ab, bis sich der Wassergehalt des Behandlungsgutes im Gleichgewicht mit der Feuchtigkeit der Umgebung befindet wobei sich dieser Gehalt im allgemeinen zwischen 6 und 15% einstellt.

Es wurde festgestellt daß eine handelsübliche Stärke, die 13 bis 15%Wasser enthält, etwa 45 bis 50% Wasser aufnehmen kann, ohne ihre wesentlichen morphologischen Eigenschaften zu verlieren, d. h„ die Einzelkornstruktur und die pulverförmige Konsistenz bleiben erhalten. Diese Wasseraufnahme führt zu einer Vergrößerung des Volumens der Einzelkörper und der gesamten Masse. Im trockenen Zustand (Wassergehalt 19%) zeigen die Stärkekörner unter dem Mikroskop Risse; bei zunehmendem Wassergehalt bekommen die Stärkekörner eine homogene Struktur. Bei der Trocknung wird das aufgenommene Wasser unter Volumenverkleinerung leicht wieder abgegeben, d. h., der Prozeß ist reversibel. Die Volumenverkleinerung führt zu einer porösen Struktur in der zu trocknenden Schicht,

wodurch die Trocknung erleichtert wird.

Am Ende der Entwässerung ist die behandelte Schicht, deren Dicke anfanglich 2 mm betrug, zu einem feinen Film oder Häutchen von etwa 02 mm Dicke geschrumpft Wenn das Förderband mit einem hydro- S phoben Material beschichtet ist, löst sich die Masse leicht ab und kann durch beliebige mechanische Mittel z. B. durch Zerreiben oder Vermählen, gegebenenfalls unter nachfolgendem Sieben, in Flocken, Blättcher oder Pulver übergeführt werden.

Das Fertigprodukt steht mit seinem Restwassergehalt praktisch im Gleichgewicht mit dem Feuchtigkeitsgehalt der Atmosphäre. Es kann in diesem Zustand gelagert oder verpackt werden. Für bestimmte Produkte kann es erwünscht sein, luft- und lichtundurchlässige Verpackungen zu verwenden.

Die erfindungsgemäß verwendete Stärke ist rohe Stärke, d.h. Stärke im natürlichen Zustand, die nicht durch Erhitzen »geliert« wurde. Wenn man die natürliche Stärke in wäßrigem Medium erhitzt, quellen und zerplatzen die Körner, wodurch die Kornstruktur verlorengeht und und ein kolloidales System mit sehr hoher Viskosität (Stärkekleister) gebildet wird. Diese Stärkekleister sind für das vorliegende Verfahren ungeeignet, da sie wegen der Ausbildung eines zusammenhängenden rissefreien Films an der Oberfläche die Entwässerung erschweren und an den Unterlagen festkleben. Weiterhin kann aus dem erhaltenen Trockenprodukt nach Zusatz von Wasser kein Produkt mehr hergestellt werden, das die Geschmackseigenschaften des Ausgangsproduktes hat.

Die Erfindung ist durch die nachstehenden Beispiele erläutert:

Beispiel 1

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Als Beispiel für ein homogenes Ausgangsprodukt in ausreichend fließfähiger Form wurde Quark gewählt. Dieser kann ohne besondere Vorbehandlung mit der rohen Stärke verrührt werden. Man mischt 100 Teile Quark (30% Trockensubstanz, davon 40% Fett) mit 30 Teilen roher Maisstärke, bis man eine homogene Paste von glatter Beschaffenheit erhält. Man breitet diese Masse in einer Entwässerungsvorrichtung in dünner Schicht aus und setzt sie einem auf 35 bis 37° C erwärmten Luftstrom aus, bis der Restwassergehalt im Gleichgewicht mit der Luftfeuchtigkeit etwa 10% beträgt Das erhaltene Produkt wird anschließend fein pulverisiert.

Beispiel 2

Beispiele für heterogene Ausgangsstoffe, welche vor dem Mischen mit der rohen Stärke e^:ne Vorbehandlung erfordern, sind insbesondere tierische Organe, wie Fleisch von Fischen, Geflügel, Eier (tierische Embryos) oder andere Organe.

Man zerkleinert 100 Teile der zu behandelnden Substanz unter Zusatz von 35 Teilen Wasser, so daß ein Gemisch von pastenartiger, homogener, cremeartiger Beschaffenheit entsteht Dann setzt man 35 Teile rohe Maisstärke zu und verrührt das Gemisch zu einer glatten, homogenen Paste. Anschließend trocknet m,"n, wie vorher angegeben, und pulverisiert das erhaltene Produkt, wenn der Wassergehalt etwa 9% beträgt.

Vorbehandlung erfordern, sind insbesondere Pflanzenprodukte, wie Karotten.

Man zerkleinert 100 Teile Karotten unter Zusatz von 50 Teilen Wasser, so daß eine pastenartige homogene Mischung von cremeartiger Beschaffenheit entsteht. Man setzt 40 Teile rohe trockene Maisstärke zu und verrührt die Mischung zu einer glatten homogenen Paste, welche man wie vorstehend trocknet

Beispiel 4

Das nachstehende Beispiel zeigt den Einfluß unterschiedlicher Rohstärkezusätze auf die Trocknung von Bananen.

A. 100 g Bananen werden mit 85 g Maisstärke zu einem zähen Teig vermischt der mit Hilfe einer Teigwalze zu einer etwa 2 mm starken Schicht ausgewalzt wird.

B. 100 g Bananen werden mit 4 bzw. 7 g Maisstärke und 15 g Wasser zu einer cremeartigen, fließfähigen Masse vermischt, die mit Hilfe eines Schabers zu einer etwa 2 mm starken Schicht ausgebreitet wird.

Bei einem Eigenwassergehalt von 76 g und einem Kohlehydratgehalt von 21 g. wovon ein Teil als Stärke vorliegt, liegt der Stärkeanteil im Gemisch B, bezogen auf die gesamte Trockensubstanz, im beanspruchten Bereich, während der Stärkeanteil im Gemisch A außerhalb des beanspruchten Bereiches liegt.

Gemisch A wurde in einem Warmluftofen mit Verbindung nach außen, aber ohne erzwungene Luftumwälzung, bei 37 bzw. 100° C bis auf einen Feuchtigkeitsgehalt von 10% getrocknet. Die hierzu erforderlichen Zeiten betrugen 6 bzw. 2 Stunden.

Gemisch B wurde auf einem Förderband, dem ein Luftstrom von 35 bis 37° C entgegenströmte, bis auf den gleichen Feuchtigkeitsgehalt getrocknet wozu nur 15 Minuten erforderlich waren.

Obgleich die Versuchsbedingungen nicht genau gleich waren, ist es doch als überraschend anzusehen, daß der Trocknungseffekt bie B etwa achtmal so gut war wie bei der bei 100° C getrockneten Probe A. Da der Warmluftofen, in dem die Probe A getrocknet wurde, eine Verbindung nach außen hatte, erfolgte auch hier eine natürliche Luftumwälzung. Beide Proben A, auch die 37° C-Probe, waren nach dem Trocknen fest, hatten eine harte Oberfläche und mußten gemahlen werden. Die Probe B fiel in krümeligen Teilchen oder Flocken mit einer Größe von etwa 0,1 bis 0,2 mm an.

Beispiel 5 Beispiel 3

Weitere Beispiele für heterogene Ausgangsprodukte, weiche vor dem Mischen mit der rohen Stärke eine Als Beispiel für säurehaltige Ausgangsstoffe wurden Tomaten gewählt.

100 g Tomaten werden ohne Wasserzusatz zerkleinert, da sie ausreichend Wasser enthalten, und mit 2 g roher Maisstärke versetzt Diese Menge entspricht im Durchschnitt 20 bis 30% der gesamten Trockensubstanz. Die Mischung wird wie nach Beispiel 1 getrocknet.

Die mit Hilfe des Verfahrens gemäß der Erfindung erzielbaren Vorteile können wie folgt zusammengefaßt werden:

Die rohe Stärke schützt die besonders empfindlichen Bestandteile der zu entwässernden Stoffe gegen die Einwirkung des Sauerstoffs, wobei infolge der Entwässerung bei niedrigen Temperaturen die rohe Stärke unverändert bleibt. Hierbei stellt sich bei einem

Restwassergehalt von etwa 10% ein Gleichgewicht mit der Luftfeuchtigkeit ein, und das Produkt ist in der Regel auch ohne wasserdichte Verpackungen lange lagerfähig. Ferner hat das erhaltene Produkt eine bemerkenswerte bakteriologische Reinheit, was dadurch erklärt werden kann, daß einerseits das Keimwachstum bei den angewendeten niedrigeren Temperaturen schwächer ist und daß andererseits die Entwässerung so schnell vor sich geht, daß der für die Keimentwicklung erforderliche Wassergehalt schnell unterschritten wird. Schließlich absorbiert die rohe Stärke Fettstoffe, so daß Substanzen mit hohem Fettgehalt, beispielsweise Quark oder Schweinefleisch, leicht entwässert werden können, ohne daß die Fettbestandteile ausschwitzen.

Die nach dem Verfahren gemäß der Erfindung erhaltenen Produkte liegen in Form von Flocken, Blättchen oder Pulvern vor, wobei sie hinsichtlich Farbe, Geschmack und Geruch den Ausgangsprodukten entsprechen. Insbesondere bleiben auf Grund der absorbierenden Eigenschaften der rohen Stärke die flüchtigen Bestandteile (Aromastoffe) erhalten. Die Produkte können direkt in dieser Form verwendet werden, z. B. zur Herstellung von Suppen. Da die Proteinbestandteile in sehr feinteiliger Form vorliegen, ist die erforderliche Kochzeit sehr kurz, wodurch Wärmeenergie eingespart wird. Die Rehydratisierung kann auch durch Zusatz von kaltem Wasser erfolgen, wobei die organoleptischen Eigenschaften der Ausgangssubstanz erhalten bleiben.

Die Produkte können ohne besondere Vorsichtsmaßnahmen gelagert werden. In bestimmten Fällen kann es vorzuziehen sein, sie in luft- und licht- und wasserundurchlässigen Verpackungen zu lagern. Jedoch isi infolge des Gehaltes an roher Stärke eine gewisse Feuchtigkeitsaul nähme unschädlich, da diese nur ir begrenztem Ausmaß stattfinden kann und zu keine: wahrnehmbaren Änderung des Gefüges des Produkt: führt.

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Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Verfahren zur Herstellung von pblverförmigen haltbaren Nahrungsmittel aus pflanzlichen oder tierischen Stoffen, dadurch gekennzeichnet, daß man in Kombination von an sich bekannten Verfahrensstufen die Ausgangsstoffe bei gleichzeitiger oder vorhergehender Zerkleinerung mit 20 bis 50% roher Stärke, bezogen auf die gesamte Trockensubstanz, und gegebenenfalls Wasser zu einer homogenen, cremeartigen, fließfähigen Paste anteigt und diese kontinuierlich in einer dünnen Schicht von nicht mehr als 2 mm auf einem endlosen Förderband ausbreitet und mitteis eines Luft- oder Inertgasstromes, der über die frei Oberfläche der Schicht streicht, ausgehend von der Oberfläche, trocknet, wobei die Temperatur des zu trocknenden Gutes während des Anteigens und Entwässerns 37° C nicht überschreitet ia