DE2134573C2

DE2134573C2 - Verfahren zur Herstellung von Proteinprodukten mit Faserstruktur

Info

Publication number: DE2134573C2
Application number: DE2134573A
Authority: DE
Inventors: Charles I Skokie Ill. Beck; Palmer Kenneth Osseo Min. Strommer
Original assignee: General Mills Inc
Current assignee: General Mills Inc
Priority date: 1970-07-27
Filing date: 1971-07-10
Publication date: 1984-06-07
Also published as: NL172508C; JPS5423971B1; BE770491A; US3754926A; FR2103323A5; NL7110307A; DE2134573A1; SE377423B; GB1339199A; IT1048390B

Description

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Die Erfindung betrifft das in den Patentansprüchen beschriebene Verfahren zur Herstellung von Proteinprodukten mit Faserstruktur aus proteinhaltigem Material ohne Faserstruktur.

In den letzten Jahren wurden erhebliche Anstrengungen darauf verwandt, pflanzlichem proteinhaltigen Material Faserstruktur sowie andere Eigenschaften zu verleihen, die üblicherweise tierische Fleischprodukte besitzen. Die pflanzlichen proteinhaltigen Materialien bestehen hauptsächlich aus Sojabohnenmehl, jedoch werden auch se verschiedene andere Ölsaatmehle verwendet, z. B. Erdnuß-, Baumwollsaat- und Sesamsaatmehl. Im allgemeinen bevorzugt man Proleinkonzentrate von solchen Ölsaatmehlen, die typischerweise mindestens etwa Gew.-95 Protein enthalten.

Um dem pflanzlichen proteinhaltigen Material Faserstruktur zu verleihen, wurden bisher verschiedene Arten von Verfahren und Vorrichtungen angewandt. Nicht in Faserstruktur übergeführtes proteinhaltiges Material enthält das Protein In getrennten Einzelteilchen. Eine Faser- bo struktur wird erhalten, wenn das Protein in eine im wesentlichen kontinuierliche Phase übergeht. Das Material, dem eine Faserstruktur verliehen wurde, ist, wenn es feucht ist. sehr ähnlich wie Fleisch, etwas zäh und gummiartig. Der Ausdruck »Proteinprodukt mit Faser- to struktur« bedeutet vorliegend ein aus einer kontinuierlichen Phase bestehendes Proteinprodukt.

Bisher wurden Proteinproduktc mit Faserstruktur großtechnisch nach zwei Hauptverfahren hergestellt. Das erste Verfahren bestand darin, daß man zunächst eine alkalische Spinnlösung aus Proteinisolaten herstellte und daraus anschließend einzelne Fasern spann, indem man die Spinnlösung durch eine Spinndüse in ein saures Fällbad preßte. Die erhaltenen Fasern wurden dann mit Bindemitteln, Geschmacksstoffen usw. gemischt und mittels Wärme gehärtet, um künstliche Fleischprodukte hoher Qualität zu erhalten. Diese Produkte waren jedoch aufgrund des aufwendigen Verfahrens verhältnismäßig teuer.

Das zweite Verfahren, das allgemein angewendet wird, besteht darin, proteinhaltige, teigartige Massen unter hohem Druck und hoher Scherkraft strangzupressen. So beschreiben die US-PS 34 88 770, die dieser entsprechende GB-PS 10 49 848 und die GB-PS 11 05 904 derartige Strangpreßverfahren, bei denen die proteinhaltige, teigartige Masse (nach der US-PS 34 88 770 als mastizierte, homogene, »plastische Masse« bezeichnet, deren einzelne Proteinteilchen mit dem Mikroskop nicht mehr zu erkennen sind) in einer Strangpresse nicht nur Druck und Wärme, sondern auch mechanischer Bewegung mit Hilfe einer Schnecke ausgesetzt wurde, bevor sie - ebenfalls mit Hilfe der Schnecke - durch die Strangpreßdüse gepreßt wurde. Die US-PS 34 80 442 beschreibt ebenfalls ein Strangpreßverfahren. bei dem jedoch die proteinhaltige. teigartige Masse nicht bis zur »plastischen Masse« mastiziert werden sollte. Statt dessen sollten in diesem Fall ein besonders hoher Druck von mindestens 70 bar und ein geringerer Wassergehalt als nach der US-PS 34 88 770 angewendet werden. Auf diese Weise sollte die Orientierung der Proteinmoleküle zur länglichen Struktur beim Strangpreßvorgang verhindert werden. In jedem dieser bekannten Verfahren wurde also das Ausgangsmaterial zunächst zu einer teigartigen Masse verarbeitet und dann als Teig extrudiert.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren zur Herstellung von Proteinprodukten mit Faserstruktur aus proteinhaltitern Material ohne Faserstruktur mit einem Proteingehali von mindestens 30 Gew.-"6 auf Trockenbasis durch Hindurchdrücken des proteinhaltigen Materials durch eine Zone, die unter einem Druck von mindestens 2,01 bar und bei einer Temperatur von mindestens 120⁰C gehalten wird, und durch eine verengte Bahn in eine Zone mit geringerem Druck bereitzustellen, bei dem mildere Bedingungen als bei den bisherigen Verfahren herrschen und eine möglichst einfache Vorrichtung erforderlich ist.

Diese Aufgabe wi/d erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß man zwecks Aufrechterhaltung des Druckes und der Temperatur in der Druckzone und Fortbewegung des proteinhaltigen Materials auf das in Teilchenform vorliegende proteinhaltige Material durch Zuführung eines Wasserdampf enthaltenden, erhitzten Gasstromes einen Fließdruck bis 10,6 bar ausübt.

Gegenüber dem Verfahren der US-PS 34 80 442 und dem Strangpreßverfahren der US-PS 34 88 770 und der GB-PS 10 49 848 und 11 05 904, das zu einem dem erfindungsgemüß erhältlichen Produkt vergleichbaren Produkt führte, unterscheidet sich das erlindungsgemäße Verfahren dadurch, daß es keine Verarbeitung des Ausgangsmaterials zu einer leigartigen Masse und einen wesentlichen geringeren Druck bzw. keinen mechanischen Strangpreßvorgang und keine Einwirkung von Scherkräften durch die rotierende Schnecke in der Strangpresse erfordert. Vielmehr wird im erlindungsgemäßen Verfahren auf das in Teilchenlbrm vorliegende proteinhaltige Material durch Zuführung eines Wasser-

dampf enthaltenden, erhitzten· Gasstromes ein Fließdruck bis 10,6 bar ausgeübt, um den Druck und die Temperatur in der Druckzone aufrechtzuerhalten und das proteinhaltäge Material fortzubewegen. Im erttndungsgemäßen Verfahren wird also das proteinhaltlge Material ₅ ohne Faserstruktur ohne jegliche mechanische Einwirkung in einMaterial mit Faserstruktur umgewandelt, das für die gleichen Zwecke wie das Produkt der US-PS 34 88 770 eingeseii; werden kann. Dieses Ergebnis war nicht vorauszusehen, sondern überraschend. Das erfin- ₎₀ dungsgemäße Verfahren ist auch technisch fortschrittlich, da es keine aufwendige Strangpreßvorrichtung, sondern eine wesentlich einfachere Vorrichtung erfordert. Darüber hinaus erfordern die Produkte des erfindungsgemäßen Verfahrens allenfalls eine geringe Trocknung, während die nach dem Strangpreßverfahren erhaltenen Produkte mit Faserstruktur eine wesentlich umfangreichere Trocknung erfordern.

Das proteinhaltige Material wird erfindungsgemäß unter verhältnismäßig milden Bedingungen behandelt. Z. B. kann die Verwelizeit des proteinhaitigcn Materials in der Vorrichtung weniger als eine Sekunde !^tragen. Das Material, dem erfindungsgemäß eine Faserstruktur verliehen wird, wird nicht mechanisch bearbeitet. Die Behandlung des proteinhaltigen Materials unter diesen verhältnismäßig milden Bedingungen führt zu einem Produkt mit Faserstruktur, das bestimmte sehr erwünschte Eigenschaften besitzt. Insbesondere ist es ganz zart.

Das erfindungsgemäß zu behandelnde proteinhaltige Material kann von der Art sein, wie es bisher für die Überführung in Material mit Faserstruktur verwendet wurde. Es umfaßt in typischer Weise die verschiedenen entfetteten Ölsaatmehle, wie Sojabohnen-, Erdnuß-, Baumwollsaat- und Sesammehl. Verschiedene andere ji proteinhaltige Materialien ohne Faserstruktur, wie Weizengluten, Hefe, Natriumcaseinat und dgl., können ebenfalls verwendet werden. Vorzugsweise ist das proteinhaltige Material ein Mehl oder ein mehlartiges Material, insbesondere Sojaoohnenmehl.

Für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignete Vorrichtungen sind in den Zeichnungen dargestellt. Von diesen zeigt

Fig. 1 eine Seitenansicht, wobei einzelne Teile weggelassen sind. 4")

Fig. 2 eine Endansicht der Vorrichtung, Fig. 3 einen Teil eines Ventils der Vorrichtung,

Fig. 4 bis 6 Querschnitte durch das Ventil in verschiedenen Arbeitsstellungen

Fig. 7 eine andere Vorrichtung für die Durchführung > <■ des erfindungsgemäßen Verfahrens und

Fig. 8 eine andere Vorrichtungsart für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Die Vorrichtung 10 (Fig. 1) kann ein Rotationsventil 12, einen Druckbehälter 13 und ein Rohr 14 umfassen, i-5 Sie ist mit einer Hochdruckquelle 11, z.B. einem Dampfmaschinenkessel verbunden, der in der Lage sein soll, dem Rotationsventil 12 einen Dampfdruck zu vermitteln, der ausreicht, um dem proteinhaltigen Material ein faseriges Gefüge zu verleihen, &o

Das Rotationsventil 12 kann ein Ventilgehäuse 16 mit einer Öffnung oder Kammer 17 für die Aufnahme des Absperrglieds 18 des Rotationsventils umfassen. Das Ventilgehäuse 16 hat eine Basis 15 für die Autlage des Ventils 12 auf den Befestigungsarmen 19. Das Ventilge- 6"· häuse S6 hat eine obere Öffnung 20, die als Einlaß für das Material dient, dem e^n fasriges Gelüge verliehen werden soll. Das Gehäuse 16 (Fig. 4) umfaßt ferner die Öffnungen 21, 22 und 23 für die Aufnahme der Rohre 26, 27 und 28. Die Rohre können z. B. in diese Öffnungen eingeschraubt sein. Das Rohr 26 ist mit der Dampfquelle 11 verbunden und führt den unter Druck stehenden Dampf in das Ventil 12. Das Rohr 27 ist ein Ausströmungsrohr, das jeglichen restlichen Dampfdruck im Ventil 12 abläßt, bevor proteinhaltiges Material durch die Öffnung 20 in das Ventil 12 eingeführt wird. Das Rohr 28 ist der Auslaß, durch den das proteinhaltige Material das Ventil 12 verläßt. Ein Trichter 31 (Fig. 1) kann zur Einführung des proteinhaltigen Materials in die Öffnung 20 des Ventils 12 vorgesehen sein. Das Gehäuse 16 besitzt ein Lager 29, das in der Kammer 17 für die drehbare Auflage des Ventilabsperrglieds 18 angeordnet ist. Das Lager 29 erstreckt sich im wesentlichen um die Kammer 17 mit Ausnahme geeigneter Öffnungen, die mit den Öffnungen 20, 21, 22 und 2? im Gehäuse 16 zusammenwirken. Das Ventilgehäuse 16 ist mit Dichtungen, z. B. einem Bolzen oder einer Schraube 36 versehen, um das Gehäuse 16 und das Lager 2? dicht gegen das Absperrglied !8 zu ziehen, so daß zwiscr.?;i dem Lager 29 und dem Absperrglied 18 eine Dampfsperre entsteht. Das Lager 29 kann aus einem Messingzylinder konstruiert sein.

Das Absperrglied 18 (Fig. 2 bis 6) kann aus Stahl sein und kann aus einem festen Zylinder konstruiert oder durch Gießen hergestellt sein. Das Absperrglied ist mit einer beliebigen erwünschten Anzahl von Material fördernden Taschen versehen, wie bei 4i, 42, 43 und 44 gezeigt ist. Normalerweise weist es eine gerade Anzahl solcher Taschen, typischerweise 4, 6 oder 8 auf. Ein Durchgang 46 ist für die nachstehend beschriebenen Zwecke zwischen jedem Taschenpaar vorgesehen, z. B. den Taschen 41 und 43. Das Absperrglied hat eine Welle 47 und ein Zahnrad 48 für den Antriebseingriff mit geeigneten Kraftquellen, z.B. dem Motor 49 (Fig. 1). Das Absperrglied 18 kann im Gehäuse 16 durch Arretierplatten, z. B. die Platte 50, die mit Schrauben im Gehäuse 16 befestigt ist, in Position gehalten werden.

Der Druckbehälter 13 und das Rohr 14 in der Ausführungrlorm der Fig. 1 können konzentrische Rohre sein. Der Druckbehälter 13 kann mittels des Flansches 53 am Befestigungsarm 19 angebracht sein. Dir Druckbehälter 13 kann auf einer oder mehreren Stützen, wie der Stütze 54 weitergelagert sein. Der Druckbehälter 13 hat außer durch das Rohr 14 keine Verbindung zur Atmosphäre. Das Rohr 14 ist im Druckbehälter 13 z. B. durch die Klemmen 56 und 57 montiert. Falls gewünscht, kann ein Teil 58 des Rohres, das dem Ventil am nächsten ist, für die leichte Aufnahme des proteinhaltigen Materials aus dem Rohr 28 radial nach außen erweüert sein. Zwischen dem äußersten Rand des erweiterten Teils 58 und der benachbarten Wandung des Druckbehälters 13 ist ein Zwischenraum vorgesehen, so daß sich der Druck im gesamten Behälter 13 ausgleichen kann. Das Rohr 14 kann eine verengte Öffnung oder Düse 59 aufweisen, die den Druckabfall in der Vorrichtung 10 begrenzt, wodurch im Behälter 13 ein Druckaulbau erreicht wird. Zur Erzielung des notwendigen Druckaulbaus kann auch der Durchmesser des Rohres 14 ausreichend verengt werden. Die Verengung hält im Behälter 13 einen Druck au'recht, dt·· ausreicht, um dem proteinhaltigen Ma:erial in der Vorrichtung ein faseriges Gelüge zu verleihen.

Eine andere Art einer Vorrichtung 10,1. die dem proteinhaltigen Material taperiges Gelüge zu verleihen vermag und erlindungsgemäß verwendet werden kann, isl in Fig, 7 gezeigt. Die Vorrichtung 10-4 kann ein Rotationsventil 12/1 umfassen. 'Jas im wesentlichen wie das

beschriebene Ventil 12 der Vorrichtung 10 konstruiert ist. Das Ventil 12.·Ι umfaßt ein Gehäuse 16/1, ein Absperrglied 18.·! und ein Auslaürohr 2B.-I. Das Rohr 14/1 ist bei dieser Ausführungsform verhältnismüßig kurz und umfaßt einen erweiterten Teil 58-1 und eine Düse 59/1. Der Druckbehälter 13.-1 umfaßt bei dieser Ausiührungstorm eine erste kleine Abteilung 66. die angrenzende Teile des Auslaßrohres 28/) und des Rohres 14/1 umgibt. Die erste Abteilung 66 ist durch ein Rohr 68 mit einer zweiten größeren Abteilung oder Druckquelle 67 verbunden. Das Rohr 68 kann jede gewünschte Lunge und jeden gewünschten Durchmesser haben, solange der Druck in den Abteilungen 66 und 67 entsprechend bleibt. Diese Auslührungsform erlaubt eine Flexibilität in der Ausnutzung des Raumes tür die Vorrichtung. Z. B. kann das Ventil 121 und die kle'ne Abteilung 66 in einem Raum angeordnet sein und die größere Abteilung in einem anderen Raum. Falls gewünscht, kann eine zweite Druckquclle aul die Abteilung 66 oder 67 angewandt werden, um die Aufreehierhaltung entsprechender Druckhöhen zu unterstützen.

Das erlindungsgemäße Verfahren ist. im wesentlichen gleich, ob es mit der Vorrichtung 10 oder der Vorrichtung 10.-I durchgelührl wird. Das Verführen wird deshalb anhand der Vorrichtung K) beschrieben.

Das proteinhaltige Material kann der Vorrichtung 10 7. B. durch den Trichter 31 zugeführt werden. Falls gewünscht, können geeignete Maßnahmen für die Steuerung der durch den Trichter 31 eingeführten Menge Beschickungsmaterial getroffen werden. Das den Trichter 31 verlassende Beschickungsmaterial fällt durch die Öffnung 20 in das Gehäuse 16 des Ventil»; 12 und wird z. B. in der Tasche 41 abgelagert, wie in Fig. 4 ge/eigl ist. Das Absperrglied 18 kann im Uhrzeigersinn rotieren, so daß die Tasche 41 mit dem Rohr 28 und die Tasche 43 mit dem Rohr 26 in Fig. 5 ausgerichtet wird. An diesem Punkt wirken der restliche Druck im Behälter 13 und der Druck aus dem Rohr 26 auf das proteinhaiiige Material. Der auf das proteinhaltige Material ausgeübte Druck reicht aus. um diesem ein faseriges Gefüge zu verleihen. Ein gutes Fasergefüge wurde bei einem Druck von 3.04 bar erzielt, und augenscheinlich wurde eine gewisse überführung in faseriges Gelüge sogar bei einem Druck von 2.01 bar erreicht. Der Druck betrügt im allgemeinen mindestens 4.71 bar. vorzugsweise 6,47 bis 8.53 bar. Der von der Druckquelle U durch das Rohr 26 ausgeübte Druck sollte ausreichend höher sein als der vom Behälter 13 ausgeübte Druck, damit das proteinhaltige Material rasch durch das Rohr 28. das Rohr 14 und die Düse 59 gepreßt wird. Das von der Quelle 11 !gelieferte tließende Material kann sir Material mit einem hohen Wärmeübertragungskoeffizienten, wie Wasserdampf oder ein Gemisch aus einem solchen Material mit anderen gasförmigen Materialien, z. B. ein Gemisch aus Wasserdampf und Luft sein. Voraussetzung ist. daß die Überführung in faseriges Gelüge unmittelbar auf dia Anwendung des Drucks aus dem Dampfrohr 26 und dem Behälter 13 auf das proteinhaltige Material eintritt. Auf jeden Fall erhält das proteinhaltige Material ein faseriges Gefüge, wenn es die Düse 59 verläßt. Einen Augenblick lang nach dem Ausstoßen des proteinhaltigen Materials aus dem Rohr 28 passiert unter Druck stehender Dampf weiter das Ventil 12 und das Rohr 28. Dies erhöht den Druck des Behälters 13. Natürlich geht während der Zeitspanne nach dem Ausstoßen des Proteinstücks aus der Düse 59 etwas Druck durch das Rohr 14 und die Düse 59 verloren, jedoch kann der richtige Druck im Behälter 13 wegen der kontrollierten Größe der Öffnung in der Düse

59 aufrechterhalten werden. Es wurde gefunden, daß das proteinhaltige Material nicht merklich in laseriges Gelüge übergeführt wird, wenn der Gegendruck aus dem Behälter 13 unter 2,01 bar verringert wird. D.ts Absperrglied 18 rotiert weiter, die Tasche 43 richtet sich mit dem Ausströmungsrohr 27 aus und der Restdruck in den Taschen 41, 43 und im Durchgang 46 wird abgelassen. Die Tasche 43 erreicht dann die Beschickungsöffnung und wird mit Material beladen, dem faseriges Gelüge verliehen werden soll. Das Verfahren verläuft dann wie in Verbindung mit der Tasche 41 beschrieben wurde, weiter. Die Überführung in laseriges Gelüge unter Verwendung der Taschen 42 und 44 verläuft im wesentlichen wie sie für die Taschen 41 und 43 beschrieben wurde. Das Absperrglied kann mit jeder gewünschten Geschwindigkeit rotiert werden, die von der Größe und Anzahl der Taschen und der Beschickungsgeschwindigkeit des proteinhaltigen Materials abhängt.

Eine andere Vorrichtung ΙΟίί, die für die Durchführung des crlindungsgemülien Verfahrens verwendet wurde, ist in Fig. 8 gezeigt. Die Vorrichtung 10ß ist ähnlich konstruiert wie die Vorrichtung 10 und umtaßi eine Zuführleitung 26Ö für lließcndes Material oder Wasserdampf, ein Rolationsventil 12Ä. einen Trichte.· HH und ein Rohr 14Ö. Das Rotalionsventil 12S kann in gleicher Weise konstruiert sein wie das Rotationsventll 12 und arbeite!, in gleicher Weise. Das Rohr 14S ist ganz ähnlich wie das Rohr 14 konstruiert und umfaßt eine Düse 59 und ein Wassereinspritzrohr 71. Die Vorrichtung 1OJ? umlaßt keinen Behälter für die Ausübung von Gegendruck. Das Wasser, das durch das Rohr 71 eingespritzt wird, ersetzt jedoch diesen Behälter. Man nimmt an, daß die Vorrichtung lOß in allen anderen Aspekten weitgehend so arbeitet wie die Vorrichtung 10.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann unter Verwendung verschiedener Ausgangsmaterialien und unter verschiedenen Betriebsbedingungen durchgeführt werden. Das proteinhaiiige Material, das kein faseriges Getüge aufweist, kann ein pflanzliches Protein, z. B. Sojabohnenprotein, ein Protein von niederen einzelligen Organismen, wie Hefe oder von anderen Mikroorganismen oder ein tierisches Protein, wie Kasein sein. Es kann ein typisches entfettetes Ölsaatmehl, wie Sojabohnenmehl, ein Konzentrat, wie Sojabonenkonzentrat oder ein Isolat, wie Sojabohnenisolat sein. Ein Material mit einem Proteingehalt von nur 30'V, {Trockengewichtsbasis) bis zu 95% wurde erfindungsgemäß in zufriedenstellender Weise in ein Material mit faserigem Gefüge übergeführt. Es wurde gefunden, daß mit zunehmendem Proteingehalt der Anteil an faserigem Gelüge zunimmt. Für die meisten ertindungsgemäß in Betracht gezogenen Verwendungszwecke für faseriges Protein sollte der Proteingehalt mindestens 50%, vorzugsweise etwa 55 bis 15% betragen. Der vorliegend verwendete Ausdruck »Prozent« bezieht sich, wenn nichts anderes angegeben ist. auf Prozent des Trokkengewichts.

Ertindungsgemäß wurde ein proteinhaltiges Material mit einem Feuchtigkeitsgehalt von nur 4 bis 6% bis zu einem Feuchtigkeitsgehalt von 40 Gew.-°6 in ein Material mit faserigem Gefüge umgewandelt. Auch Materialien mit einem Feuchtigkeitsgehalt von über 40% können erfindungsgemäß in Material mit faserigern Gefüge übergeführt werden, sie neigen jedoch dazu, klebrig zu werden und sind schwer zu handhaben. Es wurde gefunden, daß mit zunehmendem Feuchtigkeitsgehalt der Grad der Umwandlung in faseriges Gefüge zunimmt. Man nimmt an, daß der maximale Feuchtigkeitsgehalt nur durch die besondere verwendete Vorrichtung begrenzt wird. Der

Feuchtigkeitsgehalt des Beschickungsmaterials wird vorzugsweise zwischen 16 und 26% und im allgemeinen zwischen 18 und 24% gehalten.

Der bei der Durrhführung des erfindungsgemäßen Verfahrens angewandte maximale Druck ist nur durch die verwendete besondere Vorrichtung begrenzt. Bei Anwendung der in Fig. 1 abgebildeten Vorrichtung können Dn;,'<e bis 10,6 bar angewandt werden. Es wurde gefunden, daß eine Erhöhung des Druckes im allgemeinen zu einer Erhöhung der Umwandlung in faseriges Gefüge und/oder Expansion führt. Die bevorzugten Durckbedingungen im erfindungsgemäßen Verfahren sind mindestens 3,0 bar, im allgemeinen mindestens 4,71 bar und in typischer Weise 6,47 bis 8,53 bar.

Mit der Erfindung wird F'rotein mit faserigem Gefüge erhalten, das ein annehmbares Wasserrückhaltevermögen und ein annehmbares faseriges Gefüge hat. Das Wasserrückhaltevermögen des fertigen Proteins liegt für die meisten Verwendungszwecke, z. B. für die Verwendung als Fleischstreckmittel, im Bereich von 2 bis 3. Für andere Verwendungszwecke kann das Wasserrückhaltevermögen des Proteins geringer sein, z. B. 1,5 für künstliche Rindtleischstücke. Der vorliegend verwendete Ausdruck »Wasserrückhaltevermögen« bezieht sich auf die Gesamtmenge an Wasser, die das Protein festzuhalten vermag und wird dadurch bestimmt, daß man das faserige Protein 20 Minuten mil einem Überschuß von Wasser tränkt und dann 5 Minuten lang das Wasser ablaufen läßt. Das Wasserrückhaltevermögen errechnet man in der Weise, daß man vom Naßgewicht das Trockengewicht abzieht und den so erhaltenen Wert durch das Trockengewicht dividiert. Das Gefüge des Proteinmaterials kann durch den Scherpreßwert bewertet werden. Der Scherpreßwert des erfindungsgemäß erhaltenen faserigen Proteins liegt im allgemeinen im Bereich von 136 bis 681 kg und wird nach folgendem Verfahren ermittelt. Die Probe wird in überschüssiges kaltes Wasser gelegt und etwa 1V₂ Stunden bei etwa 24° C mit Wasser getränkt. Dann läßt man das Wasser 5 Minuten lang ablaufen und teilt die Probe in 3 gleiche Gewichtsteile. Die drei Teile werden darauf in eine Kunststoffolie eingewickelt und bei Raumtemperatur 20 Minuten stehengelassen. Jedes Teil wird dann nach den üblichen Methoden unter Verwendung eines 1135-kg-lO-Blatt-Ringes in einer Scherpresse nach AlIo und Kramer untersucht, und die drei Werte werden addiert.

Erfindungsgemäß in Protein mit faserigem Gefüge umgewandeltes Material ist sehr verschieden von Protein, das nach den bisher bekannten Verfahren in Material mit faserigem Gefüge umgewandelt wurde. Z. B. hat das erfindungsgemäß erhaltene Protein einen überraschend milden und zarten Geschmack. Das erfindungsgemäß behandelte proteinhaltige Material verlüßt die Vorrichtung in einzelnen Stücken und nicht als Strang und eignet sich daher in idealer Weise für die Herstellung von künstlichen Rindfleischstücken. Das Produkt hat eine wulstartige Struktur mit kleineren Hohlräumen als Protein, dem in bekannter Weise ein faseriges Gefüge verliehen wurde. Die Hohlräume sind auch beliebig orientiert. Das faserige Proteinmaterial scheint schichtförmig zu sein. Vor seiner Rehydratisierung ist es bei der Lagerung sehr beständig und erfordert keine Trocknung.

Das erfindungsgemäß erhaltene faserige Protein kann im wesentlichen in der gleichen Weise für die gleichen Zwecke verwendet werden wie in bekannter Weise hergestelltes faseriges Protein. Wenn es die Vorrichtung verläßt, kann es mit herkömmlichem analogem Fleischserum, das in typischer Weise Bindemittel, Geschmacksstofl'e und Wasser enthält, imprägniert werden, so daß ein künstliches Rindlleischstück oder Gellügelstück erhalten wird. Das Protein enthaltende Material kann auch gemahlen, hydratisiert und mit gemahlener Rind-Heisch- oder Schweineflelschwurstmasse vermischt werden, so daß es als Fleischstreckmittel dient. Es ist auch möglich, das faserige Material !einzuhacken und mit einem herkömmlichen analogen Fleischserum zu imprägnieren, so daß man künstliches gemahlenes Rindfleisch oder Schweinefleisch erhält. Z. B. kann künstliches gemahlenes Rindfleisch durch Vermischen von etwa 3,5 Gewichtsteilen Rindertalg, 4,3 Gewichtsteilen Getreidemehl, 1,7 Gewichtsteilen Elalbumin, 1,2 Gewichtsteilen braunem Zucker, 1,2 Gewichtsteilen Zwiebelpulver, 1,0 Gewichtsteil Salz, 50 Gewichtsteilen Wasser, 24 Gewichtsteilen faserigem Proteinmaterial, Rindfleischgeschmacks- und -aromastoffen und ausreichend Karamellarbstoff, um die gewünschte Farbe von gekochtem Hamburger zu erhalten, hergestellt «erden. Dieses Gemisch kann, um das Eialbumln zum Absetzen zu bringen, erhitzt werden.
Die tolgenden Beispiele erläutern die Erfindung.

Beispiel I

Proteinhaltiges Material mit Faserstruktur wurde erlindungsgemäß aus einer trockenen Mischung von 140 Teilen Sojabohnenkonzentrat (bearbeitetes Sojaprotein mit einem Mindestproteingehalt von 63,5%), 60 Teilen Sojabohnenisolat (isoliertes Sojaproteinmaterial mit einem Proteingehalt von etwa 95%), 1 Teil Glycerinmonostearat und 2 Teilen Karamelfarbe hergestellt. Der vorliegend verwendete Ausdruck »Teile« bezieht sich auf Gewichtsteile auf Feuchtigkeitsbasis. Der Feuchtigkeitsgehalt beträgt normalerweise etwa 6V Der Gesamtfeuchtigkeitsgehalt der Mischung wurde auf 20 Gew.-% erhöht. Das befeuchtete mehlähnliche Gemisch wurde dann mit einer Geschwindigkeit von etwa 4,5 kg/Min, in die Im wesentlichen wie in Fig. 1 bis 6 konstruierte Vorrichte tung eingeführt. Der Druckbehälter 13 bestand aus einem Rohr mit einem inneren Durchmesser von 25,4 cm und einer Länge von 3,65 m. Das Rohr 14 bestand aus einem 3,8 cm weiten Rohr, das im Druckbehälter 13 konzentrisch angeordnet war. Die Düse hatte eine Öffnung mit einem Durchmesser von 2,20 cm. Das Rohr 14 hatte eine Länge von 3,95 m. Das Absperrglied 18 rotierte mit einer Geschwindigkeit von 32 UpM. Die Temperatur des durch das Ventil 12 eingeführten Wasserdampfes betrug 232° C und der Druck im Dampfrohr 26 9,27 bar. Der Druck im Behälter 13 wurde auf etwa 5,79 bar ± 1,26 bar gehalten. Das aus der Düse austretende Material hatte eine gute Faserstruktur und einen Feuchtigkeitsgehalt von etwa 17,5 Gew.-%. Sein Scherpreßwert betrug 318 kg und sein Wasserrückhaltevermögen 1,9. Das erhaltene Material wurde als Fleischstreckmittel verwendet, indem man es fein zerhackte, durch 20 Minuten langes Eintauchen in Wasser hydratisierte und es mit Hamburger im Verhältnis 1 :4 (Streckmittel zu Hamburger) mischte. Man stellte fest, daß das erhaltene Material mit Faserstruktur ein sehr gutes Streckmittel für Fleisch ist.

Beispiel 2

Proteinhaltiges Material mit Faserstruktur wurde aus einer trockenen Mischung von 100 Teilen eines unter Anwendung von geringer Wärme entfetteten Sojamehls mit einem Proteingehalt von etwa 50%, Vi Teil Glycerinmonostearat und 2 Teilen Karamel hergestellt. Der Gesamtfeuchtigkeitsgehalt wurde auf etwa 21 Gew.-%

gebracht. Die Vorrichtung entsprach Im wesentlichen der in Beispiel 1 verwendeten, jedoch hatte der Druckbehälter 13 einen Innendurchmesser von 15,2 cm. Das Absperrglied 18 enthielt 6 Taschen und die Materialzufuhrgeschwindigkcit betrug 2,7 kg/Min. Die Temperatur des in das Ventil I? eingerührten Wasserdamptes betrug 221⁰C und sein Druck 13,4 bar. Der Druck im Behiilter 13 wurde zwischen 7,16 und 7,85 bar gehalten. Das die 2,20 cm Düse verlassende Material hatte eine gute Faserstruktur, einen Scherpreßwert von 159 kg und ein Wasserrückhaltevermögen von 2.4. Es wurde zerkleinert, durch 20 Minuten langes Eintauchen in Wasser hydratisiert und mit Schweinelleischwurstmasse im Verhältnis 1 : 4 vermischt (Streckmittel zu Wurstmasse). Es wurde festgestellt, daß sich das erhaltene Material in zufriedenstellender Weise als Streckmittel für Wurstmassen eignet.

Beispiel 3

Proteinhaltiges Material mit Faserstrukiur wurde aus entfettetem Baumwollsaatmehl (hülsenfreies Baumwollsaatmehl mit einem Gehalt von etwa 60%, Protein) hergestellt. Für die Probe IH-A verwendete man 100 Teile Baumwollsaatmehl, für die Probe IH-B ein Gemisch aus 90 Gewichtsteilen Baumwollsaatmehl und 10 Gewichtsteilen Sojaproteinisolat (Proteingchalt etwa 95",,). Die Probe IH-C wurde aus einer Mischung von 80 Teilen Baumwollsaatmehl und 20 Teilen Sojaproteinisolat (Proteingehalt etwa 95".,) hergestellt. In jedem Fall wurde der Feuchtigkeitsgehalt auf 17% erhöht. Die Vorrichtung und die Verfahrensbedingungen entsprachen denen in Beispiel 2, jedoch betrug die Zuführungsgeschwindigkeit etwa 0,9 bis 1,35 kg pro Minute. Das proteinhaltige Material hatte in jedem Fall Faserstruktur. Es wurde auf einen Feuchtigkeitsgehalt von etwa 5 bis 7% getrocknet. Das Wasserrückhaltevermögen war wie folgt: Probe UI-A 1,8; Probe IH-B 1,7; Probe IH-C 1,6; die Scherpreßwerte waren: Probe Hl-A 163,5 kg; Probe Hl-B 229 kg: Probe IH-C 268 kg.

Beispiel 4

Proteinhaltiges Material mit Faserstruktur wurde aus Hefemehl hergestellt, das, um die Hefezellen aufzubrechen, in einem Düsenstrahl vermählen worden war. Zum Vermählen wurde eine Strahlmühle unter Verwendung von trockener Luft mit einem Druck von 6,47 bar verwendet. Das Hefemehl wurde zweimal durch die Strahlmühle geführt. Der Feuchtigkeitsgehalt des Hefemehls wurde dann auf 20,5% erhöht. Die Temperatur des in das Ventil der Vorrichtung eingeführten Wasserdamptes betrug 232° C. Der Druck im Druckbehälter wurde auf 6,47 ± 1,26 bar gehalten. Das im Düsenstrahl vermahlene Hefemehl wurde der Vorrichtung mit einer Geschwindigkeit von etwa 3,6 kg/Min, zugeführt. Das die Vorrichtung verlassende Material hatte eine Faserstruktur, ein Wasserrückhaltevermögen von 1,7 und einen Scherpreßwert von 102 kg.

Beispiel 5

Proteinhaltiges Material mit Faserstruktur wurde aus Gluten unter den folgenden Bedingungen hergestellt: Druck im Behälter 13 7,85 bar; Wasserdampftemparatur 232° C; Wasserdampfdruck 13,4 bar; Beschickungsgeschwindigkeit 2,7 bis 3,6 kg/Min, und Feuchtigkeitsgehali, des Beschickungsmaterials etwa 5%.

Beispiel 6

Proteinhaltiges Material mit Faserstruktur wurde aus Natriumkaseinat hergestellt. Hierfür wurde die in Bei-

ί spiel I beschriebene Vorrichtung verwendet, jedoch hatte die Düse eine Öffnung von 1,27 cm. Der Feuchtigkeitsgehalt des der Vorrichtung zugeführten proteinhaltigen Materials betrug etwa 5%. Seine Beschickungsgeschwindigkeit betrug 0,91 - 1,36 kg/Min. Der dem Rotationsventil zugeführte gesättigte Wasserdampf hatte eine Temperatur von 177° C und einen Druck von 11,67 bar. Der Druck im Behälter betrug 9,26 bar. Das Natriumkaseinat ergab ein Produkt mit guter Faserstruktur.

Beispiel 7

Es wurde laseriges Protein hergestellt, wobei man den· Material, bevor man ihm ein faseriges Gefüge verlieh, einen Geschmacksstoff zusetzte. Aus 70 Teilen Sojaboh-

i() nenkonzentrat (bearbeitetes Sojaprotein mit einem MWidestproteingehalt von 63,5¹O), 30 Teilen Sojabohnenlsolat (Proteingehalt etwa 95"»). 2 Teilen Zucker. 3 Teilen Zwiebelpulver, 3 Teilen Karamel. 6 Teilen hydrolysiertem Proteingeschmackstoff (Rindlleischgeschmack) und

i-, 0,3 Teilen rotem Farbstoff wurde eine trockene Mischung hergestellt. Der Feuchtigkeitsgehalt wurde auf 19"i, erhöht. Das erhaltene Material wurde der Vorrichtung mit einer Geschwindigkeit von etwa 3,2 kg/Min, zugeführt. Der Druck im Behälter 13 wurde auf 7,55 bar

jo gehalten. Der dem Ventil 12 zugeführte Wasserdampf hatte einen Druck von 9,22 bar und eine Temperatur von 220° C. Das die Vorrichtung verlassende Protein hatte Geschmack und Faserstruktur.

Beispiel 8

In diesem Beispiel wurden im Behälter 13 verschiedene Drucke angewandt. Aus 70 Gewichtsteilen Sojabohnenkonzenirat (bearbeitetes Sojaprotein mit einem Mindestproteingehalt von 63,5%), 30 Gewichtsteilen Sojaboh-

nenisolat (Proteingehalt etwa 95%) und V₂ Gewichtsteil Glycerinmonostearat wurde eine trockene Mischung hergestellt. Der Feuchtigkeitsgehalt wurde auf <.\% erhöht. Die Mischung wurde dann der in Beispiel 1 beschriebenen Vorrichtung mit einer Geschwindigkeit von 3,6 bis

•ι-, 4,5 kg/Min, zugeführt. Die Temperatur des zugeführten Wasserdamptes betrug 230° C. Während der Behandlung der Probe VIII-A wurde der Druck im Behälter 13 auf etwa 6,29 bar gehalten. Das Material bekam eine sehr gute Faserstruktur und enthieit nur eine sehr geringe Menge feiner loser Teilchen. Die Probe VIII-B wurde unter einem Druck von etwa 5,81 bar im Behälter 13 hergestellt. Die Probe VIII-B hatte eine gute Faserstruktur, jedoch nicht so gut wie die Probe VIII-A. Die Probe VIII-B enthielt eine größere Menge feiner loser Teilchen als die Probe VIII-A. Die Probe VIII-C wurde unter einem Druck von etwa 6,15 bar, die Probe VIII-D unter einem Druck von 4,78 bar und die Probe VHI-E unter einem Druck von 4,U8 bar hergestellt. Mit abnehmendem Druck im Behälter 13 nahm auch die Umwandlung in faseriges Gefüge ab, und die Menge der feinen Teilchen svurde größer. Man stellte fest, daß die feinen Teilchen zur Bildung größerer Stücke mit faserigem Gefüge in die Vorrichtung zurückgeführt werden konnten. Die Proben VlII-A bis VIII-E hatten alle Faserstruktur. Die Probe

b<i VIH-A hatte ein Wasserrückhaltevermögen von 1,8 und einen Scherpreßwert von 363 kg. Die Probe VIII-B hatte ein Wasserrückhaltevermögen von 1,8 und einen Scherpreßwert von 345 kg. Die Probe VIlI-C hatte em Wasser-

rückhaltevermögen von 1,7 und einen Scherpreßwert von 342 kg. Die Probe VlII-C hatte ein Wasserrückhaltevermögen von i,7 und einen Scherpreßwert von 340 kg. Die .'robe VIII-E hatte ein Wasserrückhaltevermögen von 1,8.

Beispiel 9

Dieses Beispiel erläutert die Anwendung verschiedener niederer Drucke im Behälter 13. Das proteinhaltige Beschickungsmaterial war Sojabohnenisolat (Proteingehalt etwa 95%) mit einem Feuchtigkeitsgehalt von 22,5%. Die Vorrichtung war im wesentlichen wie In Beispiel I beschrieben konstruiert, jedoch hatte die Düse eine variable Öffnung, so daß der Druck im Behälter gesteuert werden konnte. Die Temperatur des in das Rotationsventil eingeführten Wasserdamples betrug 218,5° C. Die Drucke im Behalter 13 waren wie folgt: Probe IX-A 3,05 bar; Probe iX-B ?,7i bar; Probe iX-C 2,36 bar, Piu'ue iX-D 2,01 bar. Die Proben IX-A und IX-B hatten Faserstruktur. Die Proben IX-C und IX-D schienen Faserstruktur zu haben, aber nicht so gut wie die bei höheren Drucken hergestellten Proben.

IO

Beispiel 10

In diesem Beispiel wurden im Behälter 13 unterschiedliche Drucke angewandt. In jedem Fall enthielt das proteinhaltige Beschickungsmaterial 70 Teile Sojabohnenkonzentrat (bearbeitetes Sojaprotein mit einem Mindestproteingehalt von 63,5%), 30 Teile Sojabohnenisolat (Proteingehalt etwa 95%) und V₂ Teil Glycerinmonostcarat. Der Gesamtfeuchtigkeitsgehalt wurde auf 19,5 erhöht. Das Gemisch wurde der in Beispiel 1 beschriebenen Vorrichtung mit einer Geschwindigkeit von 3,6 bis 4,5 kg/Min, zugeführt, Die Temperatur des dem Rotationsventil zugeführten Wasserdamples betrug 220° C. Die angewandten Drucke sind in der Tabelle I angegeben.

Tabelle I

Probe	Druck im	Scher	Wasser
	Behälter	preßwert,	rückhalte
	(13), bar	kg	vermögen
X-A	4,78-5,46	nicht	i,5
		bestimmt
X-B	5,46-6,15	388,4	2,0
X-C	7,19-7,88	339,6	2,3
X-D	9,26-9,95	306,8	2,1

Tabelle	Il	Protein	Feuchtig	Temperatur
Probe	gehalt	keits	des Be-
	% Trocken	gehalt, "o	schickungs-
	gewicht		darrrles
			⁰C
	50	20	190,5
X-A	45	21	204
X-B	40	19	190,5
X-C	35	18,5	190,5
X-D	30	19	190,5
X-E

Beispiel 12

15 Proteinhaitigen Materialien mit niedrigem Feuchtigkeitsgehalt wurde erfindungsgemüß Faserstrukiur verliehen. Die Probe XII-A bestand aus entfettetem Sojabohnerirneh! iPro!ein"eha!t si'.vü 50"..) und die Probe Xü-B aus Sojabohnenisolat (Proteingehalt etwa 95'v,). Der Feuchtigkeitsgehalt jeder Probe betrug, wenn sie der Vorrichtung zugeführt wurde, etwa 5"... Die Vorrichtung war wie in Beispiel I beschrieben konstruiert, jedoch hatte die Düse eine Öffnung von 1.27 cm. Das Proteinhaltige Material wurde mit einer Geschwindigkeit von 0,91 bis 2,36 kg/Min, eingeführt. Der Druck im Behalter 13 betrug 9,26 bar. Der Wasserdampl wurde dem Rotationsventil mit einer Temperatur von 204° C und einem Druck von 11,67 bar zugeführt. Beide Proben hatten eine gute Faserstrukiur.

Beispiel 13

In diesem Beispiel wurde die Vorrichtung nach Fig. X verwendet. Aus 70 Teilen Sojabohnenkonzentrat (bearbeitetes Sojaprotein mit einem Mindestproteingchalt von 63,5%), 30 Teilen Sojabohnenisolat (Proteingehalt etwa 95*;) und ''; Tei! Glycerlnmonnstniirai wurde eine trnkkene Mischung hergestellt. Das Material mit einem Feuchtigkeitsgehalt von etv.·ι 6",. wurde den, Rotationsventil MB mit einer Geschwindigkeit von 2.95 kg/Min, zugeführt. Der dem Ventil MB zugeführte Wasserdampf hatte eine Temperatur von 216'C und einen Druck von 9,26 bar. Das Rohr 14Ö hatte einen Durchmesser von 3,8 cm und die Düse 59B eine Öffnung von 2,5 cm. Das Wassereinspritzrohr 71 war mit einer Hochdruckdüse versehen. Das Wasser wurde durch das Rohr 71 unter einem Druck von 83,78 bar gepumpt. Das erhaltene Produkt hatte Faserstruktur.

50 Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Beispiel 11

55

In diesem Beispiel wurden Materialien mit verschiedenem Proieingehalt verwendet. Das proteinhaltige Beschickungsmaterial bestand aus einer trockenen Mischung von entfettetem Sojabohnenmehl (Proteingehalt etwa 50%) und Weizenmehl. Der Proteingehalt wurde durch die Menge des Weizenmehls in der Mischung eingestellt. Als Vorrichtung wurde die in Beispiel 1 beschriebene verwendet. Die Düse hatte eine Öffnung von 1,9 cm. D'e Beschickungsgeschwindigkeit des Proteinmaterials betrug etwa 2,72 kg/Min., der Druck im Behälter 13 etwa 6,49 bar. Die übrigen Bedingungen sind in Tabelle 2 angegeben. Alle Proben hatten Faserstruk-

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von Proteinprodukten mit Faserstruktur aus proteinhaltigem Material ohne Faserstruktur mit einem Proteingehalt von mindestens 30 Gew.-% auf Trockenbasis durch Hindurchdrücken des proteinhaltigen Materials durch eine Zone, die unter einem Druck von mindestens 2,01 bar und bei einer Temperatur von mindestens 120° C gehalten wird, und durch eine verengte Bahn in eine Zone mit geringerem Druck, dadurch gekennzeichnet, daß man zwecks Aufrechterhaltung des Druckes und der Temperatur in der Druckzone und Fortbewegung des proteinhaltigen Materials auf das in Teilchenl'orm vorliegende proteinhaltige Material durch Zuführung eines Wasserdampf enthaltenden, erhitzten Gasstromes einen Fließdruck bis 10,6 bar ausübt.

2. Verfahrer, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man das Material durch die verengte Bahn in eine bei Normaldruck gehaltene Zone drückt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man den Druck in der Druckzone bei mindestens 2,7 bar, insbesondere bei 6,5 bis 8,6 bar, hält.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche ! bis 3. dadurch gekennzeichnet, daß man als Ausgangsmaterial ein proteinhaltiges Material mit einem Proteingehalt von mindestens 50%, insbesondere von 55 bis 75 J0 Gew.-v und Ontm Feuchtigkeitsgehalt von 16 bis 26%, insbesondere von 18 bis 24%, verwendet.

5. Verfahren nach einem dei Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, uaD. man als Wasserdampf enthaltenden Gasstrom überhitztei. Wasserdampf verwendet.