DE1692754A1

DE1692754A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen eines proteinhaltigen Produktes

Info

Publication number: DE1692754A1
Application number: DE19661692754
Authority: DE
Inventors: Flier Ronald J; Jenkins Sherman L
Original assignee: Ralston Purina Co
Current assignee: Nestle Purina PetCare Co
Priority date: 1965-12-15
Filing date: 1966-12-15
Publication date: 1972-03-23
Also published as: JPS5541745B1; GB1174906A; CA968214A; DE1692754C2; NL139101B; NL6617642A; IT1047859B; BR6685362D0; FR1505075A

Description

Ralston Purina Company, Saint Louis, Missouri, USA

Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen eines Protein-haltigen Produktes

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen eines fleischähnlichen Produktes aus proteinhaltigen pflanzlichen Stoffen, insbesondere Sojabohnenöl und auf ein aus proteinhaltigen pflanzlichen Stoffen erzeugtes fleischähnliches Produkt.

In den vergangenen Jahren wurden besondere Anstrengungen hinsichtlich der Forschung und Entwicklung auf dem Gebiet von Fleisch oder fleischähnlichen Nahrungsmitteln aus proteinhaltigen pflanzlichen Substanzen unternommen. Bekanntlich beruht der Hauptsächliche Ernährungswert des

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Neue Unterlagen (Art 711 AtM. 2 Nr. 1 satz 3 d.· Xn*runo«M. v. 4.9. W ·

Fleisches auf seinem Proteingehalt. Obwohl jedoch Fleisch die wünschenswerteste Proteinquelle ist, ist die Herstellung des Fleisches zur Zeit relativ uninteressant gemessen an dem Verhältnis von hineingestecktem Futter zu erhaltener Fleischmenge. Andererseits liefern verschiedene Feldfrüchte wie Sojabohnen billige Nebenprodukte mit hohem Anteil potentiell erhältlichen Proteins, die gewöhnlich jedoch nicht schmackhaft und/oder eJ3bar sind.

Ein ausgezeichnetes Verfahren zur Herstellung von fleisch-P ähnlichen eßbaren Nahrungsmitteln aus proteinhaltigen pflanzlichen Stoffen wie Sojabohnenmehl, wie in der US-Patentschrift 2 682 *f66 beschrieben. Bei diesem Verfahren wird eine große Anzahl gesponnener Fasern mit kleinem Durchmesser hergestellt, die man in Bündel oder Stränge zusammenfaßt und dann in verschiedene eßbare Produkte nach entsprechender Behandlung umformt. Diese Produkte sind zwar von hoher Qualität, das Verfahren ist jedoch schwierig und teuer, so daß die Produkte im Bereich entsprechender richtiger Fleisch-. produkte liegen. Darüber hinaus ist der Anteil des erhaltenen Produktes verglichen mit den Kosten für die hierzu erforderliche Anlage pro Einheit relativ gering,

Ee handelt sich also um einen echten Bedarf nach einem relativ billigen Verfahren zur Behandlung proteinhaltiger pflanzlicher Stoffe zur Herstellung eines Produktes, das in seinem Aussehen, der physikalischen Struktur und

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Textur und den Kaueigenschaften richtigem Fleisch sehr nahe kommt und das darüber hinaus so billig -wäre, da£ das Produkt in den Geschäften mit einem Bruchteil des Preises der eigentlichen Fleischprodukte auszuzeichnen "Wäre.

Erfindungsgemafi/soll daher ein relativ billiges Verfahren zum Behandeln proteinhaltiger pflanzlicher Stoffe zu deren Umwandlung aus einer praktisch nicht genießbaren Substanz in ein sehr schmackhaftes und gern gewünschtes Produkt geschaffen werden, das im Aussehen, der physikalischen Struktur und Textur und den Kaueigenschaften sowie dem Nahrungswert " Fleisch sehr nahe kommt. Darüber hinaus müßte es möglich sein, diese Eigenschaften und Charakteristiken in kontrollierbarer Weise nach diesem Verfahren einfach zu variieren.

Dies wird erfindungsgemäß bei einem Verfahren zum Herstellen eines faserigen Nahrungsmittel aus einem proteinhaltigen pflanzlichen Stoff dadurch erreicht, daß der angefeuchtete proteinhaltige Stoff unter erhöhtem Druck und erhöhter Temperatur mechanisch bearbeitet wird und der erhitzte, unter Druck stehende, mechanische bearbeitete Stoff durch verengte Öffnungen in eine unter erheblich niedrigerem Druck stehende Umgebung unter Expansion des Stoffes und Ausbildung der faserigen Struktur hierin extrudiert wird.

Eine Vorrichtung, insbesondere zur Durchführung des

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erflndungsgemäßen Verfahrens * mit der protetnhaltige pflanzliche Stoffe In ein faseriges, fleischähnliches Produkt umgewandelt werden kann, zeichnet sich aus durch •ine längliche Extruder büchse, die eine längliche Kammer. mit einer eich drehenden, das Material bearbeitenden, vorführende, η und unter Druck stehenden Schnecke bildet; durch einen St of feinlaß an einem Ende der Kammer; eine erste Drosselöffnung am anderen Ende der. Kammer; Einrichtungen zur Auf bringung von Wärme wenigstens um Teile der Laufbüchse; eine hohle längliche röhrenförmige Druck- ψ kammer« die an einem Ende mit der Drosselöffnung zur Aufnahme von Material hiervon in verbindung steht, die in Durchmesser In Länge nur gleich einem Bruchteil der entsprechenden Größe der ExtruderlaufbUchsenkammer ist; und durch Drosselauslaßöffnungen am zweiten Ende der'Kammer·

Durch das erfindungsgemäße Verfahren lassen sich darüber hinaus sehr schmackhafte fleischähnliche Nahrungsmittelprodikte mit hohem Nährwert aus proteinhalt Igen pflanzlichen Stoffen, insbesondere Sojabohnenmehltherstellen, so daß das Verfahren mit relativ hoher Produktion durchführbar 1st und tlch ein kontinuierlicher Produktaustrag für die Kostenbezogene Vorrichtungseinheit ergibt/Darüber hinaus kann der Anteil de« Proteins im Produkt nach Wunsch erheblich variiert werden.

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Weiterhin wird es durch das erfindungsgemäße erfahren möglich, aus einem proteinhaltigen pflanzlichen Stoff ein fleischähnliches Produkt zu erhalten, das schnell und billig während der Herstellung getrocknet werden kann und das in üblicher Weise über längere Zeiträume in trockenem Zustand ohne Kühlung gespeichert werden kann· Darüber hinaus kann das gespeicherte Produkt schnell innerhalb weniger Seteiden mit Wasser ,versetzt werden und zwar auf einfachste Weise« ohne daß ein Kochen, Erwärmen, eine Autoklavbehandlung, eine Dampfbehandlung, erforderlich würde, und zwar lediglich,

indem eine wässrige Flüssigkeit zugesetzt wird. "

Auch wird nach der Erfindung ein Verfahren zum Behandeln von Sojabohnenmehl unter Zusatz besonderer prekondltionierender schwefelartiger Reagenzien geschaffen, um die einzigartige Faserbildung mit Extrudierung nach mechanischer Bearbeitung bei erhöhtem Druck unfl Temperatur zu bewirken·

Das erfindungsgemäße Produkt ist ein sehr schmackhaftes, sehr nahrhaftes fleischähnliches Produkt aus prοteinhaltigen | pflanzlichen Stoffen, insbesondere Sojabohnenmehl, das getrocknet, verpackt, versandt und über erhebliche Zeiträume gespeichert werden kann, ohne daß hierzu eine Kühlung erforderlich wäre. Auch kann das Produkt innerhalb kürzester Zeit wieder zu nasser Konzlstenz kommen, indem lediglich Feuchtigkeit zugegeben wird, ohne daß ein Kochen, eine Behandlung im Autoklaven oder ein Unterdrucksetzen erforderlich

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wären·

Dae erfindungsgemäße Produkt besitzt darüber hinaus eine faserige Gitterwerkstruktur· die aussieht und wirkt wie die Muskelfasern im richtigen Fleisch, wobei dieses Produkt jedoch nur einen Bruchteil desjenigen von Fleisch kostet.

Da« erfindungsgemäße Produkt ist darüber hinaus billig und •chnell zu entwässern und wie gesagt einfach und leicht wieder zu "bewässern", wodurch sich ein fleischähnliches " Produkt mit sämtlichen günstigen Charakteristiken des Fleisches jedoch bei Kosten von etwa einem Fünftel des Fleisches ergeben.

Die. erfiridungsgemäße Vorrichtung wandelt in zuverlässiger Weise proteinhaltigen pflanzlichen Stoff, insbesondere Sojabohnenmehl, in ein fleischähiiches Produkt ausgezeicheneter Qualität um, dessen faserige Struktur sehr dem Muskelfaseraufbau des Fleisches ähnelt.

Zur Erläuterung der Erfindung zeigen in den Zeichnungen

Fig. 1 einen Schnitt durch eine Extruderanordnung zur Durchführung der Erfindung}

Fi«· 2 let ein Schnitt durch die Vorrichtung nach Fig.-1« läng« der Ebene IT-IIj

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Ρΐ£· 3 let ein Schnitt durch die Vorrichtung nach PIe· 1 lang« der Linie III-III und

FiE· k zeigt einen Schnitt durch eine abgeänderte Ausftihrun£sform eines Extruders« der sich zur Durchführung der Erfindung benützen läßt.

Die Erfindung, richtet eich auf ein neues und eigenartiges Verfahren proteinhaltiger Produkte zur Herstellung eines flelschähnllehen NahrunEsmitteis;die weitaus günstigsten Ergebnisse erhält man beim erfindungsgemäßen Verfahren "

bei der Anwendung auf Sojabohnenmehl, versuchen mit anderen' pflanzlichen proteinhaltigen Stoffen, wie Erdnußmehl, Maismehl und Leineamenmehl· Bei entsprechender Behandlung des Sojabohnenmehls nach der Erfindung erhält man ein geschäumtes Produkt ausgezeichneter Qualität, dessen faseriges Netzwerk fleischlichen Geweben ähnelt.

Sojabohnenmehl ist das Produkt, das man erhält« nachdem öl au« zerkleinerten Sojabohnen extrahiert 1st« Üblicher- «eise Bis entfettete Sojabohnenflocken bekannt» Sojabohnenmehl Hegt gewöhnlich In flockenartiger Partikelform vor. Ei kann jedoch in eine feinere Form, z.B. Pulver« Vermählen «erden· Diese verschiedenen physikalischen Größen und Formen «ollen allgemein mit dem Ausdruck Sojabohnenmehl umfaßt «erden. Zur Durchführung der Erfindung 1st es von Wichtigkeit, daß da« öl durch chemische Lösungsmittelverfahren·

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z.B. mit Hexen, extrahiert wird und nicht durch mechanische Preßverfahren, da das dem Extruder bei diesem Verfahren zugeführte Mehl im wesentlichen ölfrei sein soll. Werden mechanische Preßverfahren angewandt, so folgt dem die chemische Lösungsmittelbehandlung,bevor die Erfindung durchgeführt werden kann.

&s hat eich herausgestellt, daß dann, wenn das Sojabohnenmehl im wesentlichen frei von Restöl ist, z.B. etwa 0,5- oder weniger Gewichtsprozent, man eine ausgezeichnete fleischsimulierende Faserbildung während des Extrudierens erhält und das Produkt beim Austrag aus dem Extruder eine gesteuerte und ausgezeichnete oder SchSumrate enthält. Liegt der Restölgehalt im Sojabohnenöl in geringerer Menge vor, z.B. bei etwa 2 Gew.-% oder weniger, so kann man durch das neuartige Verfahren ein brauchbares Produkt erhalten, da sich eine begrenzte Fsserstruktur bildet, die Faserstruktur aber - verglichen mit der von praktisch olfreiem Söjabohnenmehl - noch schlecht ist. Liegt darüber hinaus der Restölgehalt erheblich über der genannten geringfügigen Menge, z.B. bei etwa 5 Gew.-^ des Sojabohnenmehls· so tritt eine geringe oder keine faserige Bildung auf. Kein anderes pflanzliches oder tierisches Öl oder Fette sollen dem Sojabohnenmehl vor dem Extrudieren zugesetzt werden. Beide Ausdrücke "öl" oder "Fett" sollen hierbei pflanzliche Öle und Fette oder tierische öle und Fette, sei es in flüssiger oder fester Form« umfassen.

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Ein weiteres wichtiges Kriterium, das man für die Sojabohnenmehlzusammensetzung gefunden hat, ist der tatsächliche Kohlenhydratanteil. Diese Komponente besitzt einen Einfluß auf die Größe der Expansion des Produttes. Zur Herstellung eines optimalen, fleischähnlichen Produktes muß das Praflikt eine miteinander verbundene Fasergitterwerkausbildung aufweisen, die den Anschein, das Aussehen, den Griff und das Verhalten, wie Muselfleischfasern, aufweisen ■muß· Um dies zu erreichen, muß das Produkt regelbar beim Austrag aus dem Extruder expandiert bzw. geschäumt werden. Die Expansion ist jedoch begrenzt, damit nicht eine übermäßige Aufblähung eintritt. Ein übermäßiges Aufblähen zers tört oder begrenzt zumindest die Bildung der gitterartigen Natur der Fasern« Im Hinblick auf diesen Faktor wurde experimentell festgelegt, daß der Kohlenhydratgehalt, falls er in einer Menge über einem bestimmten Minimum vorhanden ist, die Größe der Expansion oder das Blähen so ausreichend steigert, daß die Faserstruktur wenigstens teilweise oder völlig aufgebrochen oder zerstört wird. Insbesondere sollte der natürliche Kohlenhydrat gehalt von etwa 33 Gew. -% nicht ä um mehr als etwa 5 # an zugesetztem Kohlehydrat gesteigert «erden. Wird z.B. der Kohlehydratgehalt um V$ Gew.-^ an zugesetztem Kohlehydrat gesteigert, so wird eine Faser- bildung gewöhnlich verhindert oder die Möglichkeit hierfUr zerstört.

Vor dem Einführen in den Extruder wird das 3>jabohnenmehl

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in einer bestimmten Menge an wässriger Flüssigkeit vermischt, z.B. reinem Wasser, um einen notwendL gen minimalen Feuchtigkeitsgehalt herbeizuführen.

Sojabohnenmehl und der nässende Zusatz werden in eine praktisch homogene Masse vor dem Einspeisen in den Extruder vermischt. Der Feuchtigkeitsgehalt kann im allgemeinen zwischen einem Minimum von etwa 20 Gew.-% der Gesamtmischung bis zu einem Maximum von etwa ^O Gew.-% der Gesamtmischung schwanken· Wird der Feuchtigkeitsgehalt innerhalb dieses

w Bereiches zwischen einer geringen und einer großen Menge variiert, so soll die Temperatur der Mischung im groben Mehl« wie weiter unten genauer erläutert werden wird, variiert werden. Diese Feuchtigkeit unterstützt chemische, im Extruder auftretende Veränderungen und ist wesentlich für die gesteuerte Expansion de"s den Extruder verlassenden Produktes und besitzt wahrscheinlich noch weitere, zur Zeit nicht erklärbare Funktionen. Vorzugsweise liegt der Feuchtigkeitsgehalt zwischen 30 und ^O $, wenn Natriumhydroxyd

* - wie weiter unten erläutert - nicht zugesetzt ist. Ist ein solcher Zusatz erfolgt, so liegt der bevorzugte Feuchtigkeitsgehalt zwischen 23 und 3¹* J^. Auf jeden Fall ist die Feuchtigkeit eine wesentliche Komponente in der Sojabohnenmehlmischung.

Zugehörig zum Feuchtigkeitszusatz ist die Regelung des

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pH-Wertes des Sojabohnenmehis. Eine Regelung dieses pH-Wertes ist bei diesem Verfahren ebenfalls beachtlich. Der normale pH-Wert des Sojabohnenmehls' nach der Ölextraktion liegt gewöhnlich im Bereich von 6-7, üblicherweise bei 6,9· Obwohl Experimente bereits gezeiet haben, daß Sojabohnenmehl mit in weiten Grenzen variierendem pH-Wert nach dim erfindungsgemäßen Verfahren mit großen Vorteil extrudiert werden kann, so ftat sich doch herausgestellt, daß das resultierende Produkt erheblich in Eigenschaften und Qualität bei Variation des pH-Wertes schwankt. Insbesondere, wurde experimeniELl gefunden, daß Mehl geringfügig sauer oder f

leicht basisch zu machen.ist. D.h., es ist im allgemeinen wünschenswert, den pH-Wert innerhalb des breiten Bereiches von 5 - 12 zu halten, da unter 5 und oberhalb 12 eine sehr schlechte Faserbildung eintritt. Innerhalb dieses breiten Bereiches sollte der pH-Wert vorzugsweise in der Größenordnung von 6- 9 gehalten werden. Experimente über eine längere Zeit haben gezeigt, daß die beste Faserbildung dann eintritt, wenn das Mehl geringfügig basisch ist, d.h. innerhalb eines pH-Wert-B3reich.es von 7«5 - 8,7 liegt.

Eine Regelung dieses pH-Wertes wird durch Zusatz einer gemeinen Säure, wie Salzsäure, Phosphorsäure, einer Base wie Natriumhydroxyd oder anderen gemeinen eßbaren Elektrolyten zur wässrigen Flüssigkeit vor dem Vermischen dieser wässrigen Flüssigkeit mit dem Sojabohnenmehl zur Bildung der naßfeuchten Mischung erreicht. Die oben genannten Versuche

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zeigen klar, daß der Zusatz eines Hydroxydes von ganz besonderem Vorteil ist, da dieses offensichtlich eine Funktion zusätzlich zu der, als ein Stoff zur Einstellung des pH-Wertes besitzt. Die Menge an zugesetztem Natriumhydroxyc soll eo ausreichend bemessen sein, daß der pH-i'.'ert um etwa 8,2 - 8,7 erhöht wird, wobei der Optimalwert bei 8,6 liegt· Offensichtlich erhält man eine günstige chemische Wirkung auf die komplizierte Molekularstruktur des Proteins zur Katalysierung der Reaktion. Unabhängig von ) der technischen Erklärung ruft der Zusatz an Natriumhydroxyd einen wesentlich besseren Grad der Faserbildung bei dem sich ergebenden extrudierten Produkt hervor und vereinfacht erheblich die Regelung des Verfahrens. Weiterhin kann der Proteingehalt innerhalb eines weiteren Bereiches variiert werden, ohne daß'eine ausgezeichnete Faserbildung, wie weiter unten erläutert werden wird, verhindert würde. Läßt man die aus der wässrigen Lösung des Natriumhydroxyds und dem Sojabohnenmehl gebildete Mischung sich setzen und mehrere Minuten lang vor dem Einführen in den Extruder "aushärten", so werden diese günstigen Ergebnisse noch weiter gesteigert. D.h. die Regelung des ^H-Wertes der Mischung, insbesondere mit HydroxyIionen, ist von großer Wichtigkeit, um ein Produkt mit Spitzenqualität zu erhalten. Ein weiterer Regelfaktor zusätzlich zum Fettgehalt, dem Kohlehydratgehalt, dem Feuchtigkeitsgehalt und dem pH-Wert des Sojabohnenmehls· 1st der Proteingehalt der Masse. Üblicherwelse besitzt das aus ttbllchen ölextr akt ions verfahren stammende Sojabohnenmehl.

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einen Proteingehalt von etwa kh oder 50 Gew.-^, abhängig von dem Läuterungsgrad. Gewöhnlich, trifft man einen Proteingehalt von weniger als' etwa hk % nicht an, obwohl dieses Verfahren pflanzliche Stoffe mit einem ^proteingehalt, der geringer als dieser Wert liegt, umfaßt. Ein typisches Proteinkonzentrat, das zur Steigerung des Proteins zugesetzt werden kann, wird im Handel als "isoliertes Protein" bezeichnet. Versuche mit diesem Verfahren zeigen, daß ein Sojabohnenmehl nLt einem Proteingehalt von etwa 50 Gew.-^ zu den wünschenswertesten Produkt bei optimaler Fasernetzwerkbildung und optimaler Expansion führt. Voiaigsweise wird das Verfahren ai diesem Stoff also durchgeführt. Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird jedoch eine gewisse Faserbildung in Sojabohnenmehlen mit einem Proteingehalt von etwa 30 % hervorgerufen, unterhalb dieses Wertes lohnt sich die Anwendung des Verfahrens jedoch nicht. Darüber hinaus kann der Proteingehalt wesentlich über 50 %% bis zu 75 %% gesteigert werden. Oberhalb dieses Wertes neigt das entstehende Produkt dazu, gummiartige Eigenschaften, die nicht wünschenswert sind, aufzuweisen. Der Proteingehalt im Sojabohnenmehl sollte also zwischen 30 und 75 Gew.-^ liegen, wobei dbr bevorzugte Anteil bei etwa 50 Gew.-^ liegt.

Der Zusatz an Hydroxyd, vorzugsweise Ilatriumhydroxyd, besitzt eine bestimmte Auswirkung auf den brauchbaren Bereich der Proteinkonzentration, die verwandt werden kann, während nan nur mit einem Minimum an Herstellungsproblemen zu

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kämpfen hat und sich schnell eine wünschenswerte Substitution für ein paar verschiedene Großen auf der Näherungsbasis ergibt. Die sich drehende Schnecke ruft in Kombination mit der Halteplatte mit der verengten Öffnung einen hohen Druck auf das im Extruder befindliche Material hervor. Das partikelförmige feuchte eingeführte Mehl ändert seine Form, bis es schließlich im wesentlichen fließfähig ausströmt und selbst um den Außenumfang der Schnecke drehzirkulierend eine Quetschwirkung hervorgerufen wird, um eine starke mechanische Bearbeitung der Substanz hervorzurufen. Die fc Drücke im Extruder werden auf etliche zig Kg/cm gesteigert und liegen gewöhnlich im Bereich von etwa 21,1 - !+2,2 kg/cm Ein Teil dieses Druckes wird durch Förderschnecke und Halteplatte hervorgerufen. Ein anderer T:?il des Druckes rührt von den hohen Temperaturen, aufgrund von Reibung zwischen dem fleißenden Produkt und den Teilen des Extruders her, sowie von der Wärme, die bewußt auf der Außenseite des

im Normalbetrieb befindlichen Extruders zugegeben werden. Diese zugesetzte Wärme erhält man vorzugsweise dadurch, daß man Dampf durch den vorderen ringförmigen Mantel 1? inner-" halb des Extrudergehäuses führt und zwar um, jedoch getrennt vom vorderen Ende der Extruderkammer. Die zugeführte Dampfmenge wird durch übliche Ventile derart gesteuert, daß sich Temperaturen einstellen, die nicht hoch genug sind, um das Produkt anzusengen oder zu verbrennen, die jedoch hoch genug liegen, um die gewünschten chemischen physikalischen Reaktionen mit dem St of Eingehen zu können« Die

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Größe der zugesetzten Wärme, um dies herbeizuführen, ändert sich mit der besonderen Extruderkonstruktion, kann aber leicht durch ein Näherungsverfahren während der anfänglichen Arbeitsstufen der Vorrichtung festgelegt werden.

Die Temperaturen des im Extruder befindlichen Stoffes müssen oberhalb 100⁰C liegen und liegen in der Praxis erheblich höher, innerhalb eines bestimmten spezifischen Bereiches, um ein Fleisch-ähnliches Produkt mit guter Faserstruktur herzustellen. Dies variiert mit den Änderungen der.anderen Mischungscharakterist ika, von denen die -wichtigste der |

Feuchtigkeitsgehalt ist. Während der Feuchtigkeitsgehalt von etwa 20 bis etwa ^O $ steigt, kann die Temperatur von 155⁰C auf etwa 135⁰C gesenkt werden. Unterhalb von etwa 135⁰C ist die Faserbildung schlecht. Der bevorzugte Temperaturbereich liegt zwischen 135°C und 150⁰C, optimale Ergebnisse erhält man bei etwa 138⁰C.

Zusätzlich zum Dampfmantel "zur Zuführung von Wärme umgibt ein ringförmiger Kühlmantel 13 den hinteren Teil der Extruderkammer· Dies hat sich bei Normalbetrieb als wünschenswert " herausgestellt, um niedrigere Temperaturen in den anfänglichen Stufen der mechanischen Bearbeitung Im Extruder aufrechtzuerlilten. Eine Kühlung verhindert eine Überhitzung des Produktes und ein Anseneen vor dem Austritt aus dem Extruder« Wieder variiert die Kühlwasstirmenge und die Temperaturen« die den

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KUhleffekt herbeiführt, kann aber leicht durch ein Näherungsverfahren während der anfänglichen Betriebsstufen festgelegt ' werden«

Der Produktausiaß aus dem Extruder.umfaßt noch eine kleinere Sekundärkammer, in die der Stoff von der Öffnung 11 ausgetragen wird. Der Austrag von dieser zweiten kleineren Kammer ist ebenfalls durch einen Düsenauslaß 19 begrenzt. Er besitzt einen Bereich, der kleiner oder etwa gleich dem der Drosselaustrittsöffnung 11 ist. Ohne dieses zweistufige Drosselverfahren ist es schwierig, eine brauchbare Faserbildung im Produkt zu erhalten. Sin weiteres Merkmal des Extruders hat sich als wichtig für eine Faserbildung von Spitzenqualität herausgestellt, wenn das vorher erläuterte Zusammenwirken ausgenutzt wurde. Dieses Merkmal besteht in der Positionierung eines länglichen Rohres 17 zwischen Drosselaustritt 11 und Düsenaustritt 19· Der Durchmesser ist wesentlich kleiner als der Durchmesser der ΙΖχ-truderkammer, an die das Rohr befestigt ist, das Drehmesserverhältnis liegt gewohnlich zwischen 1/6 bis 1/10. Das Produkt wird in Längsrichtung durch dieses radial verengte Element in Längserstreckung des Rohres unter hohen Drücken und bei erhöhter Temperatur geführt, bevor es in die Umgebung mit niedrigerem Druck und Temperatur ausgetragen wird. Die Rohrlänge ist etwa gleich dem Acht- bis Zwölffachen des Innendurchmesser. Bei Auslegungen in der Praxis würde der Extruderkammerdurchmeaeer bei etwa 13 cm bei einer Länge von 1 m bis 1,20 m

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liegen, der Rohrdurchmesser bei 1,6 cm und dessen Länge bei etwa 15 cm·

Die genaue wissenschaftliche Erklärung der Funktionen dieses hohlen Druckrohres, in die der Stoff vor dem Austragen in die Atmosphäre gegeben wird, kann nicht geliefert werden, seine Wirksamkeit ist jedoch sehr genau zu umschreiben und sehr beachtlich. Bei gewissen Sojabohnen-DBhlen» bei denen der Proteingehalt niedrig liegt, stellt sich nur eine sehr schlechte Faserbtldung ein, wenn nicht ä diecRohrverlängerung verwandt wird·

Betrieb

Im Betrieb wird das durch Lösungsmittelextraktion des Öles von den Sojabohnen hergestellte Mehl überwacht, damit es nur einen geringen Ölgehalt, d.h. wonLger als etwa 2 %, aufweist und vorzugsweise praktisch ölfrei ist, d.h. weniger als etwa 0,5 Gew.-^ Öl aufweist. LLegt der Gehalt höher, so muß das Sojabohnenmehl mit eLnem chemaischen L6- " «ungsmittel» beispielsweise Hexen, zur ixtrahierung überschüssigen Öls behandelt werden. Weiterhin wird kein anderes Öl oder ein anderes Fett, weder pflanzlich noch tierisch, dem Hehl vor dem Extrudieren zugesetzt.

GewUnechtenfalls kann das Mehl feiner als die kleinen Flok- ken zermahLen werden, in denen es gewöhnlich nach dem Zx-

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traktionsverfahren vorlie£t_% eine dementsprechende Experimentierung zeigt, jedoch, daß dies nicht notwendig ist.

Feuchtigkeit wird dem Sojabohnenöl dann zugesetzt, gewöhnlich In Form vonWasser, wodurch der Nässe- oder Feuchtigkeits- £ehalt bis zu einem BereLch von 20 bis ko Gew.-^ der entstehenden Mischung gesteigert wird. Feuchte und Mehl werden miteinander in elngur homogenen Mischung vermischt.

Soll der pH-Wert des MehLs so eingestellt werden, daß er beispielsweise Lm bevorzugten Bereich von 7%5 bis 8,7 liegt, so wird er so eingestellt, daß vorzugsweise die genannten Reagenzien zugesetzt werden. Sin vorzugsweise Hydroxyllonen enthaltender Grundstoff, vorzugsweise Hatriumhydroxyd, kann durch Zugabe zu Wasser vor dem Anfeuchten des Mehls zugesetzt werden. Vorzugswelse wird genügend zugesetzt, um den pH-Wert auf etwa 8,6 zu bringen Gewünschtenfalls kann der pH-Wert Im sauren Bereich eingestellt werden, ^wäure wird dem Wasser und so dem Mehl in gleicher V/eise zugegeben.

Ist die Mischung fertig und kann der üctrudlervorgang beginnen, so wird die Mischung In den Einlaß 3 gegeben, während die Extruder schnecke 5" bei erheblicher Geschwindigkeit, beispielsweise mit etwa 1^0 U/MIn. In Drehungen versetzt wird· Während dieses Vorgangs wird D^mpf durch den vorderen Ringmantel V) und gewöhnlich Kühlwasser durch den hinteren Kühlmantel 13 geführt. Die Mehlmlschung wLrd Im Extruder

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durch die Schnecke vorgeführt» unter Erhöhung der Temperatur auf einen Bareich zwischen 135 und !55⁰C. Dies geschieht durch den zugeführten Dampf, durch die mechanische Reibung Infolge Arbeit und möglicherweise durch das Auftreten von Gemischen Reaktionen. Da die Schrecke das Material schneller vorführt, als es durch die Drosselauslaßöffnung gegeben ■ werden kann, baut sich der Druck in der Kammer auf etliche zig kg/cm , gewöhnlich auf etwa 21,1 - *+2»2 kg/cm auf, während das Produkt im Extruder stark mechanisch tmrbeitet.wird. Wenn die Mischung die Drosselplatte erreicht» besitzt sie die Form einer fließfähigen Substanz, die von der Hauptextruderkammer nach einer Verweilzeit von etwa 30 - ko see durch die Drosselaustrittsoffnung 11 in die zusätzliche Kammer gedrückt wird. Der Stoff verbleibt unter erhöhtem Druck und erhöhter Temperatur, während er aufgrund des Druckunterschiedes über der Sekundärkammer durch das längliche Rohr zur Dorsselaustrittsöffnung 19 gefördert wird. Beim Austreten aus der Öffnung 19 unter hohem Innendruck in einem Raum mit vleliiiedrigerem« nämlich Atmosphärendruck, spritzt die überhitzte Feuchtigkeit oder Nüsse teilweise durch {

Verdampfung ab und läßt das Produkt sich expandieren und teilweise abkühlen. Wird das Produkt richtig verarbeitet, so tritt es in Form eines kontinuierlichen länglichen faserigen Elementes aus, das in seiner kontinuierlichen Form oder abgetrennt In einzelne Stücke beim Austritt aus einer üblichen Schneidvorrichtung gehalten werden kann. Das Ab-

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schneiden sollte vorzugsweise zu einem Reißen führen, bei dem die zellartige Gitterkonstruktion in eine längliche Faserform gedehnt wird· Das expandierte Produkt ist sehr porös, besitzt eine Fasernetzwerk- oder Gitterwerkstruktur, die stark an die Gewebefasern von Fleisch erinnert· Wird das rodukt im.frisch extrudierten Zustand naß gehalten, so kann es direkt als simuliertes Fleisch verwandt werden. Gewöhnlich ist es wünschenswert. Farbstoffe dem Produkt vor dem Extrudieren zuzusetzen und vor oder nach dem Extrudieren Geschmackstoffe hinzuzufügen. Des Austreten der Produkte ist sehr nahrhaft, ist steril, schmackhaft und schön anzusehen. Werden Teile des Produktes mit den Fingern . auseinandergezogen, so erscheint die Struktur und verhält sich so wie bei Fleisch.

Anstatt-das Produkt im feuchten Zustand zu speichern, indem es unter Kühlung oder hermetisch abgeschlossen gehalten wird, kann es schnell und leicht lediglich unter Durchführen durch eine übliche Trockenkammer getrocknet werden, so daß es zweckmäßiger verpackt und gespeichert werden kann. Seine Porosität führt zu einer raschen Trocknung, was ein leichtes und direktes Verpacken in getrockneter Form in ähnlicher Weise wie man Getreideprodukte verpackt, ermöglicht. Es ist von Wichtigkeit, daß das Produkt sehr schnall völligwieder'bewässert werden kann, d.h. innerhalb weniger Sekunden mit großer Einfachheit, indem einfach •in· wässrige Flüssigkeit zugesetzt wird. Sobald es

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gegessen wird, werden die getrockneten Stücke wieder bewässert, indem sie mit einer wässrigen Flüssigkeit beispielsweise reinem Wasser, vermischt werden» das vorzugsweise warm sein soll, um somit die gewünschte Eßtemperatur zu ergeben. Das rehydratisierte Produkt zeigt sämtliche der wünschenswerten fleischähnlichen Eigenschaften. Kein Kochen» keine Autklavbehandlung, keine Unterdrucksetzung ist zur Rehydratisierung erforderlich. Das entstehende Produkt kann als Nahrungsmittel für Menschen, beispielsweise als Schonkost, verwandt werden oder auch aufgrund ™ seines geringen Preises, der etwa bei 1/5 oder weniger von üblichem Fleisch liegt, kann es in wirtschaftlicher Weise als Haustiernahrung verwandt werden. Versuche hinsichtlich Sehmackhaftigkeit und N-.hrwert haben gezeigt, daß es sich um ein ausgezeichnetes und begehrenswertes Nahrungsmittel für Haustiere oder andere Tiere handelt. Das Nahrungsmittel kann in allen möglichen Formen verwandt werden, kann eingefärbt und/oder auf die verschiedenartigste Weise abge- . scheineckt werden und kann in steuerbarer Weise in seinen λ Eigenschaften verändert werden, um so den verschiedenartigsten Fleischsorten zu ähneln. Durch Steuern der Speisung für den Extruder, der Temperaturen, dem Expansionsgrad, der Additive, des Proteingehaltes, des Feuchtigkeitsgehaltes und dergleichen kann der Charakter des Produktes^ inJigiten^Grenzen verändert werden, wobei trotzdem die faserige fleischähnelnde^^=^ Textur beibehalten wird. Die Möglichkeiten für das Nahrunge- ■ittel sind also zahlreich.

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E" β hat sich weiterhin herausgestellt, daß die Zugabe einer winzigen Menge elementaren Scftefeis zu dem Soja- ' bohnenöl vor dem Extrudieren zu außerordentlich günstigen Ergebnissen führte. Zahlreiche Versuche mit potentiellen Additiven und einer großen Anzahl chemischer Reagenzien einschließlich der Schwefelverbindungen wurde durchgeführt. Ee stellte sich heraus, daß von allen diesen Zusätzen einige wenige ausgewählte, nämlich Schwefel, Kaliumsulfid und Natriumsulfid besonders vorteilhafte Ergebnisse zeitigten. ^ Eingehende Versuche haben gezeigt, daß von diesen drei Stoffen, nämlich des elementaren Schwefels, des Kaliumsulfids und des Natriumsulfids der elementare Schwefel bei weitem der wirksamste war, an zweiter Stelle stand Kaliumsulfid am drittwirksamsten war Natriumsulfid. Kaliumsulfid führt zu einem Produkt , das erheblich besser als das mit Natriumsulfid ist, elementarer Schwefel dagegen zu einem Produkt, der den beiden anderen weit überlegen ist. Verschiedenartige Kombinationen dieser Reagenzien und möglicher chemischer Zwischenprodukte längs der chemischen Reduktionsreihe zwischen Schwefel und den Sulfiden können verwandt werden. ""---.

Durch den Zusatz eines dieser Reagenzien zum Sojabohnenmehl, selbst in winziger Menge vor dem Extrudieren unter erhöhten Temperaturen und Drücken im Extruder erleiden die extrudierten Stoffe gewisse chemische Veränderungen, die zu sehr wünschens werten physikalischen Eigenschaften eines expandierten bzw.

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geschäumten faserförmigen Nahrungsmittelp.roduktes führen.

Eine genaue und vollständige technische Erklärung kann zur Zeit nicht gegeben werden, wegen der äußerst komplizierten Natur der Proteinmoleküle im Sojabohnenmehl und auch darum» weil es völlig unmöglich ist, die Änderungen in der Molekularstruktur der Produkte zu analysieren. Es wird jedoch angenommen, daß diese besonderen schwefel-' f

artigen Reagenzien unter dem Einfluß der hohen Temperaturen mä Drücke im Extruder zu molekularen Veränderungen führen, die zu "gekräuselten" Proteinmolekülen durch Änderung der Cystinbindungen führen, die durch die Aminosäuregruppen zwischen den Peptideketten gebildet sind, die im allgemeinen parallel und einander überlappend verlaufen. Diese Reagenzien besitzen einen starken Einfluß auf diese Molekularstruktur, und führen zu einem offensichtlichen Zusammenbruch einer Reorganisation aus der ursprünglichen Molekularanordnung in höchst wünschenswerte faserige Eigenschaften« wenn das Produkt beim Austritt aus dem Extruderdrosseiauslaß expandiert.

Die einzelnen, nur in ganz geringen Mengen dem Mehl zugesetzten Reagenzien sind im Endprodukt nicht enthalten und

lassen keinerlei unerwünschten Geruch oder Geschmack im ^^¹

Produkt zurück. Das Natriljm^uIfiäreairenz^JeSöch ruft nShrend der Verarbeitung starke Gerüche hervor, wodurch

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dieses als Additiv weniger gewünscht ist.

Wie ausgeführt» brauchen nur winzige Mengen an Reagenzien verwandt werden. Versuche haben ergeben, daß Schwefel mit 100 Teilen/Million (ppm) des Sojabohnenmehls gewichtsmäßig vorhanden sein sollte. Sin praktischer Bereich liegt bei 100 - 5000 Öewichtsteilen des Sojabohnenmehls, d.h. in einem Bereich von etwa 0,01 - 0,5 %· Zusätzlicher Schwefel über diese Menge hinaus hat anscheinend keine weiteren günstigen Einflüsse und soll daher in größeren Mengen nicht verwandt werden.

Wird Kaliumsulfid als Reagenz verwandt, so setzt man es vorzugsweise in giffieren Konzentrationen als den elementaren Schwefel ein. Gewöhnlich liegt das Verhältnis zu elementarem Schwefel bei U:l, so daß die minimale Menge von etwa ¹K)O Teilen/Million verwandt werden^ollte. Sin praktischer Bereich liegt bei UOO bis 20000 Teilen/Million. Selbst dann ist das Kaliumsulfid nicht so wirksam wie der Schwefel, da das Endprodukt bei der Verwendung von Kaliumsulfid in der Faeerstruktur und dem Expansionsausmaß geringer ist, obwohl es eine erhebliche Verbesserung gegenüber Extruder-Sojabohnenmehl-Proben, denen Additive nicht zugesetzt waren, zeigte.

Wird Natriumsulfid verwandt, so setzt man es in noch größeren Konzentrationen ein, d.h. etwa mit 10il relativ

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zum Schwefel, so daß ein praktisches Minimum von etwa 1000 geilen/Million verwand-t werden sollte. Selbst jetzt ist das entstehende Produkt demjenigen unterlegen, das vom Kalium- «ulfid der Schwefeladditive herrührt. Zusätzlich besitzt das Natriumsulfid-Additiv einen weiteren Nachteil bezüglich der anderen beiden Additive, da ein erheblicher Geruch während der Verarbeitung offensichtlich aufgrund einer chemischen Reaktion auftritt, die während de Verarbeitung zu Mercaptanstoffen führt. Dieses Additiv ist daher weniger wünschenswert, ι

Um eine gleichmäßige Verteilung der geringen Menge des speziellen Reagenz im Sojabohnenmehl zu erhalten, wird das Reagenz vorzugsweise so zugesetzt, daß zunächst eine gleidmäßige Dispersion in der wässrigen Flüssigkeit erfolgt, die anschließend zur Steigerung des Feuchtigkeitsgehaltes des Sojabohnenmehls innerhalb eines annehmbaren Bereiches führt.

Wie vorher erwähnt, wird Feuchtigkeit dem Sojäbohnenmehl " vor dem Extrudieren zugesetzt, da der Bestfeuchtigkeitsgehalt des Mehles nach der ölextraktion gewöhnlich sehr niedrig liegt. Der Feuchtigkeitsgehalt muß innerhalb eines Arbeitsbereiches gesteuert werden. Durch Verwendung besonderer Additive kann der wirksame Feuchtigkeitsgehaltbereich ver breitet werden, ohne daß die Produktion eines Spitzen- qualitätsproduktes Schaden leidet. Das Spitzenqualitätsprodukt

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ergibt sich im übrigen innerhalb des Feuchtigkeitsbereiches von etwa 19 bis ^l Gew..-% der entstehenden Feuchtigkeit und der Hehlmischung« obwohl brauchbare Produkte außerhalb des genannten Feuchtigkeitsbereiches auch erhalten werden können. Der breite Berei&von etwa 22 % steht einer schmalen Minimumzu-Maxium-Bereichsveränderung gegenüber, wenn das Additiv nicht verwandt wird. Vor der Zugabe des Wassers wird, wie gesagt, das Reagenz hierin suspendiert (und teilweise gelöst). Die gleichmäßige Suspension wird bis zur Verwendung aufrecht erhalten.

Werden die besonderen genannten Additive bei diesem Verfahren eingesetzt, so kann der Proteingehalt über einen weiten Bereich von 35 ~ 75 $ variiert werden und man erhält trotzdem noch ein Produkt mit Spitzenqualität. Die Möglichkeit für den Einsatz in der Praxis wird das Potential der Nahrungsmittelprodukte, die m ch diesem Verfahren hergestellt werden, erheblich gesteigert.

In der Extruder anordnung, braucht, wenn die Mischung mit dem besonderen Additiv verwandt wird, kein besonderes Verlängerungsrohr am Extruderauslaß für das Produkt mit hoher Qualität verwandt werden. In Fig. h ist zwar ein solcher Extruderaufbau dargestellt, der in den Fig. 1-3 dargestellte Extruderaufbau kann jedoch genauso gut ver- wandt werden·

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Insbesondere ist es nicht notwendig, eine längliche Rohrverlängerung 17«, wie in der modifizierten Extruderanordnung l^f, Fig. k_m zu verwenden. Dieser modifizierte, jedoch komplizierte Extruderaufbau· der vorzugsweise zur Durchführung der grundlegenden Erfindung bentutZb wird, besteht aus einem Einlaß 3', einer Schnecke 5*· einem Extrudergehäuse 9^f · einem vorderen ringförmigen Mantel für Dampf 15*· einem hinteren Kühlwassermantel 13 ^f» einer Drosselplatte 7^f mit einer Drosselölfnung 11* und einem Düsendrosselaustritt 19* am Ende des Rohres 17*.

Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung ohne sie zu begrenzen.

Beispiel 1

7·7 kg (17 englische Pfund) Sojabohnenmehl wurden nach Ölextraktion mit Hexen eingesetzt. Der Proteingehalt lag bei 5Ö Gew.-£ des Sojabohnenmehls, der Fettgehalt bei 0,5 Gew.»jS. Das Sojabohnenmehl wurde mit 2 600 cc Wasser vermischt, wobei dem Wasser so ausreichend Natriumhydroxyd zugegeben wurde, daß die Mischung aus Feuchtigkeit und Sojabohnenmehl einen End-pH-Wert von 7,5 aufwies. Man ließ die Mischung sich setzen und fünf Minuten lang festigen, um «in· gute Wasser- und Natriumdispersion· Penetration und Umsetzung zu erhalten. Die Mischung wurde dann in die dar gestellte Extrudereinrichtung gegeben, wobei dem Mantel Dampf bei einem Druck von l_%k kg/cm zugeführt wurde« sowie

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Kühlwasser bei Zimmertemperatur, das konstant durch den Mantel 13 lief· Die Öffnung in der Drosselplatte 7 besaß einen Dir ch- aesser von 0,635 cm, die Schnecke 5 lief mit 150 Upm um· Die Mischung wurde so mechanisch innerhalb des Extruders bei einer Temperatur von etwa 15O⁰C (30O⁰F) bearbeitet, wobei die Brücke etwas variierten, im allgemeinen jedoch über 21 kg/cm² (300 psi) lagen. Das Material wurde kontinuierlich durch den Extruder durch das längliche Rohr und aus einer Extruderdüse mit einer Größe von 9.5 x 3.2 mm geführt (3/8 Zoll χ 1/8 ) Zoll). Die Verweilzeit des Materials innerhalb des Extruders betrug etwa 30 Sekunden. Die Mischung wurde von der Düse in einem kontinuierlichen Strom abgegeber>6nd bestand in einem koherenten Faseraufbau, der bei Durchgang durch die Düse zur Bildung einer porösen Struktur expandierte. Beim Abziehen besaß das Produkt eine faserige fleischartige Textur ausgezeichneter Qualität.

Beispiel 2

Ein weiterer Versuch ähnlich Beispiel 1 wurde vorgenommen, " hierbei wurde jedoch der pH-Wert sauer mit Hilfe von Salzsäure eingestellt. Das Sojabohnenmehl wurde mit 1000 ecm Wasser vermischt,/denen 15«5 £ konzentrierte Salzsäure gelöst war. Die Materialien wurden etwa 13 Minuten vermischt und dann wurden zusätzlich l85O cc Wasser zugegeben, der pH-Wert der Mischung stellte sich auf etwa 6,6 ein. Die Mischung wurde dann dem Extruder zugeführt und durch den Extruder bei Drücken von etwa 28 kg/cm² (M)O psi) und einer

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Temperatur von etwa 15O°C (30O⁰F) durch den Extruder geführt. Das entstandene Produkt besaß eine gute Faserbildung, die Faserbildung war jedoch schlechter als in Beispiel l_t wo der pH-Wert auf der Basischen Seite lag.

Beispiel λ "

Es wurde, ähnlich wie in Beispiel I₁ vorgegangen, nur daß der Feuchtigkeitsgehalt etwa 25 % betrug, der pH-wert wurde nicht eingestellt. Das Produkt war recht brauchbar, die Faserbildung war gut, jedoch nicht so gut, wie in dem Fall, \ wo der pH-Wert über 7 lag.

Beispiel k

Es handelte sich im weaentlichen um das gleiche Mehl wie nach Beispiel 2, der pH-Wert wurde jedoch in der Mischung auf 5,5 durch Zugabe von 52 g Salzsäure in Lösung in 2300 cc Wasser eingestellt. Es bildeten sich zwar Fasern, diese banden jedoch das Produkt nicht so wirksam wie bei den vorhergehenden Versuchen, die Faserbildung war schlechter als vorher. Aus zusätzlichen Versuchen ging hervor, daß das Ausmaß der Faserbildung leicht ziemlich schnell abfiel, wenn der pH-Wert um diesen Betrag gesenkt wurde.

Beispiel 5

ts-jl dirisejii Vifsuch handelte es sich büiiu SoJabohnenimiL vm ii.-is Ln !!al ,pljL" L h.n; ihrLüber.¹.·. Dl; itl-.n'hiuiz wai'da JnUi)Ch ίίΚ v.-iii*:.; 7<ui f'O g !'--.ifceHimhydroiyii ./■; bl Ll it;, a^ ,

}ü

1000 cc Wasser wurden mit dem Mehlsojabohnenmehl vermischt, um eine Mischung von 8,6 zu erhalten, nachdem 1300 cc zusätzliches. Wasser anschließend zugegeben wurden. Da Pro-dukt wurde dann durch die dargestellte Einrichtung extrudiert» das Endprodukt zeigte eine sehr erhebliche Schwellwirkung, jedoch mit vollständiger Koherenz aufgrund des Fasernetzwerkes und mit ausgezeichneten fleischsimulierenden Eigenschaften. Das Produkt wird schnell und leicht bei Temperaturen oberhalb IQO⁰C (212⁰F) ztr Verdampfung überschüssiger Feuchtigkeit getrocknet. Innerhalb weniger Sekunden wird das Produkt durch Zusetzen warmen Wassers wieder rehydratisiert.

fteispiel 6

Parälelversuche wurden mit g°3^abohnenmehlen vorgenommen, die etwa 2 % Sojabohnenöl, etwa 2 % tierisches Fett und 5 % Sojabohnenöl im Mehl enthielten. 7_%7 kg des 50 % Protein enthaltenden Sojabohnenmehls wurden mit 2 300 cc V/asser in jedem Fall und 7%5 S. Natriumhydroxyd vermischt, um den pH-Wert in einen Bereich geringfügig über 7, jedoch unter 8, zu bringen. Das Mehl wurde dann durch die Vorrichtung wie vorher erwähnt extrudiert, mit dem Ergebnis, daß das aus dem Mehl mit 2 % Sojabohnenöl entstandene Produkt und das Produkt aus dem Mehl mit 2 % tierischem Fett eine gewisse Faserbildung, jedoch von erheblich schlechterer Qualität, zeitigte, während das 5 % Sojabohnenöl enthaltende Produkt überhaupt keine Faserblid urig ze fete. Em letzteren Fall wurde das partikelförmig ItehL in d-;i^j gleLcl^.'i Art wie es

9 β 1. j / 0 3 7 ■'

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in den Extruder kam, ausgetragen.

Beispiel 7

Parallelversuche wurden an dem 5Q % Protein enthaltenden Sojabohnenmehl mit 5 % Kohlehydrat und IJ? % Kohlehydrat in Form von Maisstärke (corn starch) durchgeführte Die entstehenden Produkte umfaßten ein Produkt der 5 #igen Mischung, das eine schlechte Faserbildung zeitigte, wobei durch das Übermäßige Schwellen die Fasern aufgebrochen wurden; das 15 ySige Produkt zeigte lediglich eine Schwellung oder Blähung ohne Faserbildung, so daß keinerlei Fleisch-simulie- " rende Eigenschaften sich zeigten.

Beispiel 8

Parallelversuhe mit Proteingehalten von kh % und darunter, durchgeführt mit verschiedenen pH-¥erten bei variierenden Extrudertemperaturen und Drücken zeigten andere Arten von Faserbildung. Experimente mit oder ohne Extruderrohrverlängerui wurden durchgeführt.

Beispiel 9

7,7 kg Sojabohnenöl mit 50 % Proteingehalt und einem Fettgehalt von 0,5 % wurden mit 2 600 cc Wasser vermischt, denen 0,0032 Pfund fein zerkleinerter elementarer Schwefel zugesetzt war. Nach Mischen dieser Materialien zusammen zur Herstellung einer homogenen Mischung tfurde die Mischung in den Extruder gegeben, wobei Dampf bei 1,U kg/cm durch

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den Mantel 15 geführt wurde, Kühlwasser bei Zimmertemperatur und **,2 kg/cm² (60 ρ si Γ lief durch den Kühlamnntel 13. Die Öffnung 11 der Druck-Drosselplatte 7 besaß einen Durch messer von 1,27 cm, die Öffnung 21 in der Druckplatte eine Größe von 9,5 χ 3.2 mm (3/8 Zoll χ 1/8 Zoll). Temperatur der Mischung am Abström-seitigen oder Auslaßende des Extruders erreichte 138⁰C bei einem Druck von etwa 28 kg/cm . Es wurde durch die Doppelöffnung.sreihe extrudiert und in die Umgebungsluft in Form einer kontinuierlichen Länge an eojBndierender Struktur oval im Querschnitt ausgetragen, wobei ein Hauptdurchmesser etwa'2,5 cm und ein kleinerer Durchmesser etwa 19,5 mni betrug. Die Struktur war in hervorragender

Weise porös und faserig.

10

7*7 kg an Sojabohnenmehl mit einem Proteingehalt von etwa 50 % wurden mit etwa 2 600 cc Wasser vermischt, denen 0,013 kg Natriumsulfid in suspendierter Form zugesetzt war. Die Mischung wurde wie nach Beispiel 9 extrudiert, das Produkt enthielt eine verbesserte geblähte und faserige fleischartige Textur, wobei der Faseraufbau jedoch nicht so günstig war, wie der mit Elementarschwefel} das Produkt besaß eine extrudierte Größe von 1,27 χ 15.88 cm. Seine Porosität war geringfügig kleiner als die nach Beispiel 9·

Beispiel 11 Das Verfahren wurde wie nach Beispiel 9 durchgeführt, nur,

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daß anstatt elementaren Schwefels 0,032 kg/(0,07 englische Pfund) an Natriumsulfid, das in Wasser vor dem Zusetzen suspendiert war, dem Mehl zugesetzt wurde. Im übrigen arbeitete man etwa fader »gleichen Weise, das entstehende Produkt besaß trotz verbesserte Faserstruktur eine niedrigere Qualität als beim Kaliumsulfidversuch und eine wesentlich schlechtere Qualität als beim Versuch mit Schwefel und besaß einen Enddurchmesser von etwa 1,27 cm. Während der Verarbeitung zeigte sich ein außerordentlich unangenehmer Geruch.

Beispiel 12

Parallelversuche ähnlich Beispiel 9 wurden durchgeführt, nur daß der Schwefelgehalt in verschiedenen Versuchen zwischen 100 und 5000 Teilen/Million variierte. Die Endprodukte waren ausgezeichnet, vergleichbar mit denen nach Beispiel 9 erhaltenen.

Beispiel 1λ

Parallelversuche wurden ähnlich wie Beispiel 9 durchgeführt, nur daß der Proteingehalt zwischen 35 und 75 Gew.-^ des Sojabohnenmehls variierte. Das entstandene Produkt besaß ausgezeichnete Qualität, eine gute Faserbildung und Konti nuität über die Länge des porösen Stoffes.

1*»

Parallelversuche ähnlich denen nach Beispiel 9 wurden durch-

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. - 3ft -

geführt, nur daß der Feuchtigkeitsgehalt zwischen 19,3 und kl Gew.-% der Sojabohnenmehlmischung schwankte. Wieder waren die Ergebnisse ausgezeichnet.

Beispiel 1? *

. Parallelversuche ähnlich Beispiel 10 wurden durchgeführt nur mit einer Ausnahme, daß Feuchtigkeitsgehalt, Proteingehalt und Additivmenge über eine gesteuerte graduierte Basis in einer Weise ähnlich den Parallelversuchen nach Beispiel 12 bis I^ variierten.

Es könnten noch beliebig viele Beispiele gegeben werden, es wird ,Jedoch angenommen, daß mit den oben genannten Kriterien unter Berücksichtigung der Diskussion dbr Fachmann das neue Verfahren und die "Vorrichtung dfen jeweils gegebenen Bedingungen anpassen kann, um das gewischte Produkt zu erhalten, indem er lediglich empirisch eineige Näherungsverfahren bezüglich Feuchtigkeitsgehalt, pH-Wert, Fett- oder Ölgehalt, Kohlehydratgehalt, Extruderdrücken und Temperaturen, Drosseblatten, Verengungen, Extruderausdtrittsdüsengrößen und dergleichen durchführt. Variationen dieser und verwandter Faktoren können leicht innerhalb der gegebenen Lehren vorgenommen werden.

- Patentansprüche -

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Claims

Patentansprüche :

1· Verfahren zum Herstellen eines porösen faserigen Nahrungsmittels aus einem proteinhaltigen pflanzlichen Stoff, dadurch gekennzeichnet, daß der Protein-haltige Stoff angefeuchtet, unter erhöhtem Druck und erhöhter Temperatur mechanisch bearbeitet und der erhitzte, unter Druck stehende mechanisch bearbeitete Stoff durch verengte Öffnungen in eine unter erheblich niedrigerem Druck stehende λ Umgebung unter Expansion des Stoffes und Ausbildung einer faserigen Struktur extrudiert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beim Extrudieren der erhitzte, unter Druck gesetzte, mechanisch bearbeitete Stoff durch erste verengte Öffnungen

gedrückt, der Stoff unter erhöhten Temperaturen und Drücken beim Austritt aus den ersten verengten Öffnungen gehalten und dann der Stoff durch zweite verengte Öffnungen in eine Umgebung mit einem Druck extrudiert wird, der erheblich unter | den erhöhten Drücken liegt, unter Hervorrufung einer Expansion des Produktes mit Feuchtigkeitsverdampfung und Ausbildung einer fleischähnelnden Faserstruktur.

3· Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Stoff ein Sojabohnenprodukt ist, aus dem Sojabotenöl bereits extrahiert wurde.

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km Verfahren nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß der Setoff ein Sojabohnenmehl mit einem Proteingehalt zwischen 30 und 75 Gew.-Ja, einem ganz geringen Fettgehalt und einem Feuchtigkeitsgehalt von weniger als etwa 20 Gew.-^, und einem pH-Wert zwischen 5- und 12 ist.

5· Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - k_% dadurch gekennzeichnet, daß der Proteingehalt zwischen Mf und 75 Gew.· % liegt.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 5« dadurch gekennzeichnet, daß das Mehl einen Feuchtigkeitsgehalt zwischen 20 und ^O Gew.-% aufweist.

7« Verfahren nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß der pH-Wert zwischen 6 und 9 gewählt wird. .

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-7» dadurch gekennzeichnet, daß der pH-Wert auf einen Wert im Bereich zwischen etwa 7*5 und 8,7 eingestellt wird.

9. Verfahren nach Anspruch k_% dadurch gekennzeichnet, dafi der Stoff in Stufen expandiert wird, indem der Stoff durch erste verengte öffnungen in eine Kammer unter erhöhter Temperatur und Druck und dann durch zweite verengte öffnungen

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in einen Raum mit wesentlich geringerem Druck extrudiert wird·

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-9, dadurch gekennzeichnet, daß die erhöhte Temperatur im Bereich zwischen etwa 132° und 15^⁰C liegt.

11· Verfahren- nach einem der Anbrüche 1-10, dadurch ■gekennzeichnet, daß die erhöhte Temperatur bei etwa 138⁰C liegt.

12. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der pH-Wert zwischen 7*5 und 8,7 durch Zusatz eines wasserlöslichen Hydroxylion-haltigen Reagenz zu Wasser zur Bildung einer Lösung erhalten wird, die dann dem Stoff zur Befeuchtung zugegeben wird.

13· Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß als Reagenz Natriumhydroxyd verwendet wird und man Lösung und Stoff vor der mechanischen Bearbeitung mehrere Minuten lang zur Herbeiführung eines Setzens und Festigens I stehen läßt.

l*t. Verfahren nach einem der Ansprüche 3-13. dadurch gekennzeichnet, daß der Sojabohnenatoff praktisch ölfrei 1st.

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. 15· Verfahren nach einem der Ansprüche 3 - I^, dadurch gekennzeichnet, daß der Sojabohnenstoff weniger als etwa 5 Gew.-^ an Kohlehydrat als Zrsatz enthält.

16. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 15, dadurch gekennzeichnet, daß der erhöhte Druck im Bareich zwischen 21,1 und ^2,2 kg/cm² beträgt.

17· Verfahren nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß der Sojabohnenstoff etwa zwei oder fc weniger Gewichtsprozent an Öl oder Fett, einen Kohlehydratzusatz von weniger als 5 f>\ einen pH-Wert zwischen 6 und 9, einen Feuchtigkeitsgehalt von etwa 20 - ¹K) Gew.-% der Mischung an Feuchtigkeit und Stoff enthält und daß die erhöhte Temperatur im Bereich zwischen 132 und 15^°C liegt.

18. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 - 17, dadurch gekennzeichnet, daß der erhitzte unter Druck gesetzte, mechanisch bearbeitete Stoff durch eine erste Drosselöffnung in eine längliche begrenzte Zone gedrückt wird, in dieser

" Zone unter erhöhter Temperatur und Druck gehalten wird und durch die längliche begrenzte Zone während einer Zeitdauer geführt wird, die ausreicht, damit sich der Stoff ^orientie ren und eine faserige Natur beim schließlich Austragen annehmen kann; und daß der Stoff durch Extrudieren durch zweite Drosselöffnungen in eine Umgebung wesentlich niedri geren Drucke ausgetragen wird.

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19· Verfahren nach einem der Ansprüche 1-18, dadjurch gekennzeichnet, daß dem Stoff vor dem mechanischen Bearbeiten und Extrudieren ein schwefelartiges Reagenz zugegeben wird, das die Cystinbindungsstruktur zwischen den Peptidketten der Proteinmoleküle unter erhöhten Drücken und Temperaturen verändert. .

20. Verfahren nach Anspruch 19« dadurch gekennzeichnet, daß als Reagenz elementarer Schwefel, Kaliumsulfid, Natriumsulfid, Zwischenprodukte und Kombinationen hiervon gewählt werden.

21. Verfahren nach einem der Ansprüche 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, daß das Reagenz elementarer Schwefel ist.

22 ί Verfahren nach einem der Ansprüche 19 oder 20, dadfurch gekennzeichnet, daß das Reagenz Kaliumsulfid ist.

23· ' Verfahren nach einem der Ansprüche 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, daß das Reagenz Natriumsulfid ist. g

2k, Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß Schwefel in einer Menge von 100 - 5000 Gewichtsteilen /Million des Sojabohnenmehls zugesetzt wird.

25· Verfahren nach einem der Ansprüche 1 -2*t, dadurch gekennzeichnet, daß das poröse Nahrungsmittelprodukt durch

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Anwendung eines Relssens In Stücke zur Län£uns des expandierten Materials geformt -wird.

26· Extruder, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine längliche Extruderbüchse (Ij9)· die eine längliche Kammer mit einer sich drehenden, den Stoff bearbeitenden, vorschiebenden und unter Druck setzenden Schneklce (5·5*)ί einem Stoffeinlaß (3>3*) an einem Ende der Kammer} P eine Drosselöffnungsauslafieinrichtuni;. (7;ll;20;21;22) mit einer ersten Drcsselöffnun£ (11) am anderen -jade der Kammer j Einrichtungen zum Aufbringen von Viärme (I5jl5^f) wenigstens um Teile der Laufbüchse, wobei die hohle längliche röhrenförmige Druckkammer am einen Ende mit der Drosselöffnung (11) In Verbindung steht% die den Stoff von dieser aufnimmt und im Durchmesser und In der Lange nur gleich einem Bruchteil der von Extruder und Büchsenkammer Ist; und Drosselauslaßöffnungen (21) am anderen Fnde (20) der Kammer.

" 27. Vorrichtung nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr innen glatt ist und einen Innendurchmesser etwa gleich 1/6 bis 1/10 der Extruderlaufbüchse und eine Länge· die ein Vielfaches des Durchmessers beträgt, aufweist.

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