DE2148596C2

DE2148596C2 - Verfahren zur Herstellung eines fleischartigen Proteinproduktes

Info

Publication number: DE2148596C2
Application number: DE2148596A
Authority: DE
Inventors: Robert Allen Cincinnati Ohio Olsen; Jih Hsin Yang
Original assignee: Procter and Gamble Co
Current assignee: Procter and Gamble Co
Priority date: 1970-09-30
Filing date: 1971-09-29
Publication date: 1982-06-03
Also published as: CH554140A; FR2108703A5; AU451496B2; SE401085B; US3814823A; JPS5645572B1; AU3402971A; NL177072B; NL177072C; NL7113382A; ATA847571A; DE2148596A1; AT332205B; CA955790A; IT1050186B; BE773372A; GB1335595A; ES395363A1

Description

Die steigenden Kosten von Fleisch oder Produkten r> auf Fleischbasis zwingen viele Konsumenten zu einer Änderung des Nahrungsmittelkonsums im Sinne eines verminderten Verbrauches von Fleisch oder Produkten auf Fleischbasis. Dies kann zu einer unvollständigen, weil ungenügend proteinhaltigen Ernährung führen, jo Sowohl wegen der steigenden Kosten von Fleisch und Produkten auf Fleischbasis als auch wegen der tatsächlichen und nicht erfüllten Ernährungsbedürfnisse in vielen Teilen der Welt wurden in den letzten Jahren große Anstrengungen zur Herstellung fleischähnlicher J5 oder fleischanaloger Produkte gemacht. Fleischanaloge Produkte, d. h. synthetisches Fleisch, bieten gegenüber natürlichen Fleischprodukten nicht nur die Möglichkeit der Kostenverminderung, sondern auch der Verminderung des Kaloriengehaltes sowie der Erhöhung des effektiven Proteingehaltes und könnten sich daher sowohl aus Gründen der Ernährung als auch wegen der Kosten vorteilhaft erweisen und durchsetzen.

Gegenwärtig werden fleischanaloge Produkte nach zwei Methoden hergestellt, nämlich durch Faserspinnen oder durch thermoplastisches Auspressen. Die Faserspinntechnik lehnt sich an das Faserspinnverfahren an, das für die Herstellung von Synthesefasern für textile Zwecke angewendet wird und beruht auf der Herstellung faseriger Proteinprodukte aus Proteinen, wie so Sojaprotein. Dabei wird eine spinnfähige Masse aus mit Alkali behandeltem Protein gebildet und durch Düsen oder Spinnplatten in ein wäßriges Fällbad gepreßt, das Säure und Salz enthält und eine Verfestigung der gebildeten Fäden oder Fasern bewirkt. Die Fäden können zu Bündeln vereinigt und zur Orientierung der Molekularstruktur der Fasern verstreckt werden. Weitere Einzelheiten des Faserspinnverfahrens sind z. B. der für die Herstellung fleischanaloger Fasern durch Spinnen grundlegenden US-Patentschrift ω) 26 82 466 (Boyer) zu entnehmen. Auch die US-Patentschriften 27 30 448 und 27 30 447 beziehen sich auf solche Verfahren.

Das andere Hauptverfahren zur Herstellung von fieischanalogen Produkten beruht auf dem thermopla- b5 stischen Auspressen und lehnt sich an die Technologie der Herstellung der sogenannten Cerealien (gebrauchsfertige Nahrungsmittel meist auf Basis von Getreideprodukten) an. Beim thermoplastischen Auspreßverfahren wird eine Mischung aus Protein, Wasser, Geschmacksstoffen und anderen Nebenanteilen hergestellt, dann in eine Kochextrusionsanlage eingespeist, in der sie der Einwirkung von Wärme und Druck unterworfen wird, und schließlich ausgepreßt. Beim Austreten in die Atmosphäre dehnt sich das Extrudat unter Bildung von als fleichähnlich bezeichneten Fasern aus. Diese Technik zur Herstellung von fleischanalogen Produkten ist z. B. in den US-Patentschriften 31 02 031 und 34 88 770 sowie den britischen Patentschriften 11 74 906 und 11 05 904 beschrieben.

Trotzdem sowohl die sich an die Textllfaserherstellung anlehnende Faserspinntechnik als auch die von der Verarbeitung von gebrauchsfertigen Cerealien abgeleitete thermoplastische Extrusionstechnik schon allgemein zur Herstellung von fieischanalogen Stoffen angewendet wurde, ist man sich in Fachkreisen darüber einig, daß die Faserspinntechnik im Hinblick auf die Bildung tatsächlicher Fasern am vorteilhaftesten ist. Da die Faserspinntechnik aber nicht nur relativ kostspielig, sondern auch kompliziert ist, verfehlt sie ein Hauptziel in der Herstellung fleischanaloger Produkte, nämlich einen billigen Fleichersatz. Außerdem ist in Fach- und Verbraucherkreisen bekannt, daß keines der oben beschriebenen Verfahren ein in Aussehen und Textur tatsächlich fleischähnliches Produkt liefert.

Das Fehlen eines wirklich fleischähnlichen Aussehens bzw. einer fleischähnlichen Textur bei vielen zur Zeit marktmäßig vertriebenen Produkten hat das Interesse der Verbraucher an solchen Produkten gedämpft. Dies gilt unabhängig vom Geschmack spezieller Produkte, weil der Hauptnachteil der meisten gegenwärtig verkauften Fleischanaloga darin besteht, daß sie nicht die langsehnige Aggregation von Muskelgewebe der natürlichen Fleischprodukte wiedergeben. Außerdem sind für natürliche Fleischprodukte nicht nur die Faserbündel, sondern auch eine, in einer Richtung parallele Faserstruktur charakteristisch. Beispiele für Patente, die auf die Erzeugung eines fleischartigen Aussehens und fleischartiger Texturen zielen, sind die US-Patentschriften 30 47 395 und 3197 310. Aus der letzteren ist eine Fleischzusammensetzung bekannt, die aus einer Kombination von Gluten und entfettetem ölsaatmehl besteht. Bei diesem Herstellungsverfahren wird feuchtes Gluten mit einem Gehalt von etwa 50 bis 75 Gew.-% Wasser mit 3 bis 35% entfettetem ölsaatmehl durch Rühren vermischt und anschließend einer Hitzebehandlung bei 120 bis H0° C unterworfen. Der faserige Charakter des Produktes entsteht in der Mischstufe, wobei dafür ein bestimmtes ölsaatmehl verwendet werden muß. Es entsteht eine zufällige Orientierung der Fasern, die jedoch nicht der richtungsparallelen Faserstruktur von Fleisch entspricht.

Trotz dieser bekannten Versuche ist kein Verfahren bekanntgeworden, das die Bildung von muskelartigen Fasern ermöglicht, welche parallel sind bzw. sich in einer Richtung erstrekcen und Aussehen und Textur von gewöhnlichen Fleichsprodukten haben.

Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Herstellung fleischanaloger Produkte, die in bezug auf Aussehen und Textur dem natürlichen Fleisch wirklich ähnlich sind, und zwar durch ein Verfahren, das besonders wirtschaftlich ist, weil es weder auf dem Spinnen von Einzelfasern beruht noch notwendigerweise ein thermoplastisches Auspressen mit üblichen Extrudern umfaßt. Das Verfahren der Erfindung soll die wirtschaftliche Herstellung von Produkten mit dem Aussehen und der

Textur von Fleich ermöglichen, d. h. die Hauptziele der Herstellung von fleischanalogen Produkten, nämlich Nachbildung der Textur und des Aussehens von Fleisch und Erzeugung von preiswerten Produkten für den Verbraucher erreichen. >

Diese Aufgabe wird gelöst durch das Verfahren gemäß dem Patentanspruch. Es handelt sich um ein Verfahren zur Herstellung eines fleischähnlichen Proteinproduktes der Art, daß es natürlichem Fleisch in bezug auf Textur und Aussehen sehr ähnlich, wenn nicht ι» identisch mit diesem, ist Wie natürliches Fleisch ist das erfindungsgemäße Produkt durch eine in einer Richtung parallele Faserstruktur charakterisiert Das Verfahren beruht auf der Bildung einer trockenen Proteinmischung, Einstellung des Feuchtigkeitsgehalts der trocke- ι > nen Mischung zur Bildung einer nassen Mischung, Vermischen der nassen Mischung zur Bildung eines kohärenten, d. h. zusammenhängenden und bearbeitbaren Proterinteiges und Behandlung des Teiges durch nicht turbulentes Verstrecken und Wärme.

Die Bezeichnungen »Proteinmischung« oder »trockene Proteinmischung« werden austauschbar verwendet und umfassen alle trockenen Komponenten sowie allfällige Fettanteile. Speziell enthält die trockene Proteinmischung Protein, gegebenenfalls Fett und alle r> weiteren Komponenten mit Ausnahme von Wasser. Die Mengen dieser Komponenten werden im folgenden stets in Prozent des Gewichtes der trockenen Mischung angegeben.

Die Bezeichnungen »nasse Mischung« und »Protein- j< > mischung mit eingestelltem Feuchtigkeitsgehalt« werden ebenfalls austauschbar verwendet und beziehen sich auf die angefeuchtete trockene Proteinmischung. Die verwendeten Feuchtigkeitsmengsn sind in Prozent des Gewichtes der gesamten feuchten, d. h. den Feuchtigkeitsanteil einschließenden Mischung, angegeben.

Im ersten Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens wird eine Proteinmischung gebildet. Die Proteinmischung, die dann zur Bildung einer nassen Mischung in ihrem Feuchtigkeitsgehalt eingestellt wird, kann zu 30-100 Gew.-%, vorzugsweise 50-i00 Gew.-%, aus wärmekoagulierbarem Protein bestehen. Bei Verwendung von wärmekoagulierbarem Protein in Mengen von weniger als 30 Gew.-% ist nicht genügend Protein für die Erzeugung von fleischartigen Fasern in den -r, folgenden Verfahrensschritten vorhanden. Anderseits kann die Proteinmischung gewünschtenfalls zu 100% aus wärmekoagulierbarem Protein bestehen.

Obwohl ausgezeichnete Fasern gebildet werden können, wenn die Proteinmischurig 100% wärmekoagu- w lierbares Protein enthält, ist es vom Gesichtspunkt der Herstellung von fleischanalogen Produkten mit dem besten Geschmack zweckmäßig und daher bevorzugt, wenn der Proteingehalt der Proteinmischung nicht über 80 Gew.-%, insbesondere nicht über 70 Gew.-%, an wärmekoagulierbarem Protein liegt. Zur Herstellung von in bezug auf den Geschmack besonders vorteilhaften Fleischanalogen kann die Proteinmischung bis zu 50 Gew.-% Fett und vorzugsweise 15-40 Gew.-% Fett enthalten. en

Es ist zu betonen, daß der Proteinanteil der Proteinmischung als wärmekoagulierbares Protein beschrieben ist. Natürlich muß das Protein auch ein durch Wasser hydratisierbares Protein sein, damit eine wirksame Befeuchtung möglich ist.

Das Protein muß wärmekoagulierbar sein, damit es während des weiter unten beschriebenen Verstreckens und Erwlrmens wärmekoigulier: oder wärmeverfestigt werden kann, so daß die gebildeten, parallel in einer Richtung sich erstreckenden Fasern ihre Struktur längere Zeit beibehalten.

Die Wahl des wärmekoagulierbaren Proteins ist an sich nicht kritisch, sofern das Protein eßbar und damit rur Herstellung fleischanaloger Produkte T-.r die menschliche Ernährung geeignet ist Die üblichen Rohstoffe solcher Proteine sind pflanzlicher Art, doch können auch tierische Proteine verwendet werden. Beispiele geeigneter Rohstoffe für pflanzliche Proteine sind Sojabohnen, Saflorsanien, Mais, Erdnüsse, Weizen, Bohnen, Sonnenblumensamen, Baumwollsamen, Kokosnüsse, Rapssamen, Sesamsamen, Blattproteine, Einzellerproteine, wie Hefe, und dergleichen. Bei Verwendung von Rohstoffen für pflanzliches Protein wird dieses vor der Verwendung meist in eine relativ reine Form gebracht Wenn beispielsweise Sojabohnen als Proteinrohstoff dienen, können diese geschält und der Lösungsmittelextraktion, vorzugsweise mit Hexan, zur Entfernung vor. öl unterworfen werden. Das erhaltene öJfreie Sojabohnenmehl kann dann in Wasser suspendiert und zur Lösung des Proteins und Abtrennung von Kohlehydraten mit Alkali versetzt werden. Danach läßt sich d?.s Protein durch Zugabe von saurem Material aus der alkalischen Lösung ausfällen, waschen und trocknen und als praktisch reines Proteinisolat gewinnen. Ähnliche Verfahren sind auch zur Verarbeitung ähnlicher, insbesondere getreideartiger Proteinrohstoffe geeignet.

Gewünschtenfalls können tierische Proteine verwendet werden, u. a. die aus Milch, Geflügel, Fleisch und/oder Fisch ableitbaren tierischen Proteine. Ein typisches Beispiel für ein geeignetes tierisches Protein ist Ei-Albumin.

Wie oben erwähnt, kann die Proteinmischung zur Herstellung von geschmacklich besonders guter Produkte bis zu 50 Gew.-%, vorzugsweise 15—40 Gew.-%, Fett, enthalten. Geeignete Fette für die erfindungsgemäß verwendete Proteinmischung sind bekannt und man kann allgemein flüssige oder halbflüssige Glyceridspeisefette, die sich von tierischen, pflanzlichen oder aus dem Meer stammenden Fetten und ölen ableiten, sowie synthetisch hergestellte Speisefette verwenden. Diese Glyceride können gesättigte oder ungesättigte langkettige Acylreste mit etwa 12 bis etwa 22 C-Atome enthalten, wie z. B. Laurin-, Laurolein-, Myristin-, Myristolein-, Palmitin-, Palmitolein-, Stearin-, Olein-, Linol-, Linolen-, Arachin-, Arachidon-, Behen-, Eruca- und dergleichen säurereste, und werden allgemein aus Speisefetten und -ölen gewonnen, wie Baumwollsamenöl, Sojabohnenö!, Kokosnußöl, Rüböl, Erdnußöl, Olivenöl, Palmöl, Palmkernöl, Sonnenblumenöl, Reisschalenöl, Maisöl, Sesamsamenöl, Safloröl, Cheiranthusöl, Kressesamenöl, Walöl, Sardinenöl, Heringsöl, Menhadenol, Schweineschmalz, Talg und dergleichen. Diese Glyceride können zum Teil auch ein oder zwei kurzkettige Acylgruppen mit 2 bis etwa 6 C-Atomen enthalten, z. B. Acetyl-, Propionyl-, Butyryl-, Valeroyl- und Caproylreste. Sie können durch statistische oder bei niedrigen Temperaturen ablaufende Zwischenveresterungsreaktionen von Fett-Triglyceride enthaltenden ölen und Fetten erhalten werden, wie zwischenverestertes oder umgelagertes Baumwollsamenöl und Schweineschmalz, Sie können ferner auch nach verschiedenen organischen Syntheseverfahren erhalten werden.

Obwohl für das erfindungsgemäße Verfahren vom Gesichtspunkt der Herstellung von in einer Richtung parallelen fleischartigen Fasern nicht kritisch aber vom

Gesichtspunkt der Verbraucherakzeptanz bevorzugt, kann die Proteinmischung außer wärmekoagulierbarem, durch Wasser hydratisierbarem Protein und Fett in den oben angegebenen Bereichen zusätzlich und in Abhängigkeit von den herzustellenden fleischanalogen Produkten noch bestimmte Mengen anderer Komponenten enthalten, wie Konservierungsmittel, Geschmacksstotfe, Farbe, Emulgatoren, Stabilisatoren, Vitamine, zusätzliches Protein aus Ernährungsgründen, Kohlehydrate und Treibmittel.

Zusammenfassend ist die Proteinmischung allgemein wie folgt zusammengesetzt:

Trockene Proteinmischung Gew.-%

Wärmekoagulierbares Protein

Andere Komponenten

30-100
0- 50
0- 70

Vom Gesichtspunkt niedriger Kosten und einer guten Faserbildung werden Sojaprotein und Weizenprotein als wärmekoagulierbare Proteine für die Herstellung der Proteinmischung bevorzugt. Im allgemeinen werden pflanzliche gegenüber tierischen Proteinen bzw. Proteinrohstoffen bevorzugt, und zwar wieder hauptsächlich aus Kostengründen.

Die nasse Mischung, d. h. eine bezüglich ihres Feuchtigkeitsgehaltes eingestellte Trockenmischungs-Zubereitung, enthält:

Nasse Mischung Gew.-%

Trockene Mischung
Wasser

80-20
20-80

Nach Bildung der Proteinmischung wird der Feuchtigkeitsgehak der Proteinmischung zur Erzeugung einer nassen Mischung mit einem Feuchtigkeitsgrad von 20 — 80% des Gewichtes der nassen Mischung eingestellt. Der Feuchtigkeitsgehalt der nassen Mischung sollte nicht über 80 Gew.-% liegen, weil ein höherer Feuchtigkeitsgehalt eine derart geringe Viskosität ergibt, daß beim folgenden Verarbeiten wenig oder keine Faserbildung erfolgt. Anderseits sind Feuchtigkeitsgehaltswerte der nassen Mischung von weniger als 20 Gew.-% unzweckmäßig, weil das Material so viskos ist, daß es außerordentlich schwierig weiterverarbeitet werden kann. Wenn der Feuchtigkeitsgehalt unter 20% liegt, ist die nasse Mischung so zäh, daß bei der folgenden Verarbeitung wenig oder keine Faserbildung erzielt wird. Vom Gesichtspunkt der Vrrfahrenswirksamkeit und der optimalen Faserbildung werden Feuchtigkeitsgehaltswerte der nassen Mischung im Bereich von 30 — 60 Gew.-% bevorzugt.

Nach Einstellung des Feuchtigkeitsgehaltes der Proteinmischung auf einen Wert im Bereich von 20 bis 80% des Gewichtes der nassen Mischung wird die bezüglich ihres Feuchtigkeitswertes eingestellte Proteinmischung durchmischt, und zwar bei einer Temperatur unter der Wärmekoagulierungstemperatur des wärmekoagulierbaren Proteins, so daß ein zusammenhängender, bearbeitbarer Proteinteig gebildet wird. Die genaue bzw. optimale Dauer dieses Mischvorgangs sowie die optimale Mischgeschwindigkeit hängt sowohl vom verwendeten Protein bzw. Proteinrohstoff als auch von der Zusammensetzung der Proteinmischung ab. Für Weizen- und Sojaprotein sind bevorzugte Mischzeiten und -geschwindigkeiten bei Verwendung eines handelsüblichen Planeten-Paddelmischers wie folgt: 0,5 — 15 min bei Geschwindigkeiten von 50—250 U/min. 5 Obwohl Mischdauer und Mischgeschwindigkeiten keinen definierten kritischen Bedingungen unterliegen, muß auf die Gefahren eines übermäßigen Mischens hingewiesen werden. Es wurde gefiuiden, daß im Fall einiger pflanzlicher Proteine ein langes Mischen nach

ίο der Bildung des zusammenhängenden, bearbeitbaren Proteinteiges tatsächlich die faserbildenden Eigenschaften der verwendeten speziellen pflanzlichen Proteinrohstoffe schädigen kann. Obwohl die Mischzeit, in anderen Worten, nicht kritisch ist, sollte man darauf achten, eine übermäßige Durchmischung zu vermeiden und vorzugsweise sollte die Mischzeit kurz aber ausreichend zur Bildung eines zusammenhängenden, bearbeitbaren Proteinteiges sein. Im allgemeinen erfolgt ein vollständiges Mischen zur Bildung eines zusammenhängenden Proteinteiges innerhalb von Zeitspannen von 30 see bis 45 min, vorzugsweise innerhalb von 30 see bis 15 min. Bei Mischzeiten von mehr als 45 min hat sich eine erhebliche Zunahme der Neigung zu Faserfehlbildungen gezeigt. Unabhängig von der angewendeten Mischgeschwindigkeit werden zusammenhängende, bearbeitbare Proteinteigmassen allgemein innerhalb von Zeitspannen gebildet, die erheblich kürzer als 45 min sind.

In bezug auf die Art der verwendeten Mischanlage sind keine kritischen Bedingungen gegeben und es können alle allgemein erhältlichen Anlagen für das Mischen verwendet werden. Beispielsweise kann als Mischer ein Planeten-Paddelmischer, ein »Sigma«-Mischer, ein Bandmischer, ein Doppelpaddelmischer, ein »Hobart«-Mischer, ein Extruder oder eine andere bekannte Mischanlage, z. B. ein »Omnimixer«, verwendet werden.

Was beim Mischen tatsächlich geschieht, ist die Bildung einer Emulsion aus der Proteinmischung und der Feuchtigkeit, wobei die Emulsion das Aussehen eines zusammenhängenden, bearbeitbaren Teiges hat. Zur Verkürzung der Mischzeit wird die nasse Mischung, vorzugsweise bei etwas erhöhten Temperaturen, durchmischt. Der einzige kritische Faktor in bezug auf die Mischtemperatur besteht darin, daß diese Temperatur unter der Wärmekoagulierungstemperatur des in der Proteinmischung enthaltenen Proteins liegen muß. Wenn die Temperatur über der Wärmekoagulierungstemperatur des Proteins liegt, wird das Protein während des Durchmischens vorzeitig koaguliert, und zwar unter

so sehr turbulenten Bedingungen, die, wie im folgenden erläutert, die Möglichkeit einer parallelen Faserbildung ausschalten.

Die genaue Wärmekoagulierungstemperatur ändert sich zwar in Abhängigkeit vom verwendeten Proteinrohstoff bzw. Protein, doch hat sich gezeigt, daß die Wärmekoagulierungstemperatur der meisten für das erfindungsgemäße Verfahren geeigneten Proteine im allgemeinen unter 100° C und meist über 60° C liegt.

Am anderen Ende der Temperaturskala bedingen

praktische Überlegungen, daß das Mischen nicht bei Temperaturen unterhalb des Gefrierpunktes der Mischung, d. h. etwa O⁰C, erfolgt. Vom Gesichtspunkt der Gesamtverfahrenswirksamkeit und der Temperaturen, .^Hie ein rasches Mischen zur Bildung eines zusammenhängenden, bearbeitbaren Teiges ermöglichen und dennoch niedrig genug sind, um eine vorzeitige ' Wärmekoagulierung zu vermeiden, wird der Bereich von etwa 5 — 60° C bevorzugt.

Nach Abschluß des Mischens hat die feuchtigkeitseingestellte Proteinmischung, die in Wirklichkeit eine Emulsion ist, das Aussehen eines zusammenhängenden, bearbeitbaren Teiges, ähnlich wie Brotteig. Dieser zusammenhängende, bearbeitbare Proteinteig, der in bezug auf Textur, Charakter und Bearbeitbarkeit dem Brotteig ähnlich ist, eignet sich in idealer Weise für den letzten Schritt des Verfahrens der Erfindung.

Dieser letzte Schritt des Verfahrens ist für die Bildung einer in einer Richtung sich erstreckenden parallelen, fleischartigen Faserstruktur wesentlich und besteht darin, daß der zusammenhängende, bearbeitbare Proteinteig einer nicht-iurbulenten Verstreckung und der Einwirkung von Wärme ausgesetzt wird. Die hier verwendete Bezeichnung »Verstrecken« soll die Vergrößerung der Länge eines Materials bedeuten. Als ein allgemein bekanntes Beispiel kann auf die Analogie zur bekannten Vorstellung des Ziehens von Karamelmasse hingewiesen werden, d. h. das Verstrecken von Karamelteig durch Einwirkung annähernd gleicher Kräfte in entgegengesetzten Richtungen auf die Enden des Karamelteiges. Wie weiter unten eingehender erläutert, muß das Verstrecken ohne Turbulenz erfolgen.

Der genaue Verstreckungsgrad ist nicht kritisch, da sich stets einige Fasern bilden, wenn das Verstrecken ohne Turbulenz erfolgt. Vom Gesichtspunkt einer bevorzugten Faserqualität sollte das Ausmaß der linearen Ausdehnung des Proteinteiges während des Verstreckens mindestens 15% und vorzugsweise 50- 150% betragen.

Der Ausdruck »lineare Ausdehnung«, wie er hier verwendet wird, ist durch folgende Formel definiert:

_E=

Li

X 100

in der E die lineare Ausdehnung des Proteinteiges in Prozent, Li die ursprüngliche Länge des dem Verstrekken unterzogenen Teiganteiles und Lf die Endlänge des Teigteiles nach erfolgtem Verstrecken bedeutet

Wie oben mehrfach erwähnt, ist es für das erfindungsgemäße Verfahren kritisch, daß das Verstrekken ein nicht-turbulentes Verstrecken sein muß. Es hat sich nämlich gezeigt, daß bei Einführung irgendeiner Turbulenz in den zusammenhängenden, barbeitbaren Proteinteig während des Verstreckens und der Erwärmung eine Turbulenz die Möglichkeit der Bildung von parallel in einer Richtung orientierten muskelähnlichen Fasern ausschaltet und daß alle gebildeten Fasern statistisch orientiert und weder in bezug auf Textur noch Aussehen fleischähnlich sind.

Die Begriffe der iufbüienicM biw. inciii-iurbuienten Strömung sind in der Technik bekannt Allgemein kann Turbulenz als eine nicht stromlinienartig bzw. nicht laminar verlaufende Strömung angesehen werden, deren Teilchen erratische, dauernd sich ändernde Wege zurücklegen- Bei einer nicht-turbulenten oder laminaren Strömung bewegen sich die Teilchen dagegen auf vorhersagbaren und sich nicht ändernden Wegen. Die Reynoldszahl ist das übliche Maß für Turbulenz und die Reynoldszahl des zusammenhängenden Teiges sollte während des Verstreckens nicht über 2000 liegen. Bei Reynoldszahlen über 2000 ist die Turbulenz zu groß und das Produkt zeigt dann keine parallel in einer Richtung sich erstreckenden Fasern.

Für die Vorrichtung zum nicht-turbulenten Verstrekken der zusammenhängenden, bearbeitbaren Proteinteigmasse bestehen keine kritischen Bedingungen und man kann diesen Proteinteig wie bei der bekannten Karamelziehmethode verstrecken. Auch wenn die Proteinmischung geringe Mengen eines Treibmittels bzw. Backpulvers, wie Natriumbicarbonat und eine entsprechende Säure als Komponente enthält, wird beim Erwärmen des Proteinteiges in einem Gefäß mit glatten und großen Begrenzungswänden aus dem Treibmittel Kohlendioxyd freigesetzt und bewirkt eine Ausdehnung und eine Verstreckung in einer Richtung

ι« entlang den Wänden des den Teig begrenzenden Gefäßes, wobei parallel in einer Richtung sich erstreckende Fasern gebildet werden.

Auch können bestimmte Auspreßvorrichtungen oder Extruder verwendet werden. Für das erfindungsgemäße

ι^r) Verfahren sind Anlagen geeignet, die einen von außen beheizten Kanal mit zunehmend sich verkleinernder Querschnittsfläche zu bilden vermögen. Der Querschnitt des Kanals kann die Form eines Rechtecks, Parallelogramms, Sechseckes oder irgendeine andere geeignete Form haben. Am meisten verwendet und am einfachsten darstellbar ist ein Kanal mit kreisförmigem Querschnitt und in Form eines hohlen Kegelstumpfes. Bei Verwendung eines solchen Gerätes wird das Material, d. h. der zusammenhängende, bearbeitbare

2^r> Proteinteig in laminarem, d. h. nicht-turbulentem, Fluß langsam nach vorne bewegt und gleichzeitig durch die Wandungen der Kammer erwärmt, so daß das Protein erhitzt und der Wärmekoagulierung ausgesetzt wird. Bei einer solchen Anlage erfolgt keine Agitation oder Vermischung und der Durchfluß ist in echtem Sinne nicht-turbulent Bei anderen hier für die Verwendung geeigneten Anlagen wird der zusammenhängende, bearbeitbare Proteinteig nach außen orientierten, einander entgegengerichteten Kräften ausgesetzt und dabei so begrenzt, daß die Ausdehnung nur in einer Richtung erfolgen kann.

Außer der nicht-turbulenten Verstreckung des zusammenhängenden, bearbeitbaren Proteinteiges ist es wesentlich, daß der Teig einer Erwärmung auf eine Temperatur über der Wärmekoagulierungstemperatur des jeweils vorliegenden Proteins unterworfen wird. Im allgemeinen liegt diese Temperatur über 60⁰C und gewöhnlich im Bereich von 63 —205⁰C. Bei Temperaturen in diesem Bereich wird der Teig, welcher bereits der nicht-turbulenten Verstreckung zur Orientierung des darin enthaltenen Proteins in einer Richtung unterworfen ist der Wärmehärtung oder Wärmekoagulierung in dieser speziellen Orientierung unterworfen. Eine derartige Wärmehärtung oder Wärmekoagulierung (die

so beiden Ausdrücke werden austauschbar verwendet) stellt sicher, daß keine nachfolgende Faserverschlechterung aufinü. Bevorzugte WäinicköägüMcfüngSieiTiperaturen liegen im Bereich von 75—150°C Temperaturen über 205⁰C sollten vermieden werden, um nachteilige Wirkungen, wie etwa das Ansetzen bzw. Verbrennen des Proteinteiges bzw. des entsprechenden fleischanalogen Materials, zu vermeiden.

Vorzugsweise wird gleichzeitig verstreckt und erhitzt Gewünschtenfalls kann das Erwärmen aber auch nach dem Verstrecken erfolgen.

In den folgenden Beispielen einiger Ausführungsformen des erfmdungsgemäßen Verfahrens beziehen sich alle Angaben in Prozent auf das Gewicht, sofern nichts anderes vermerkt ist

Beispiel 1

Es wurde eine trockene Proteinmischung folgender Zusammensetzung hergestellt:

Komponente

Menge (g)

Gew.-% der

trockenen

Proteinmischung

Sojaprotein-lsolat*) 200 55,7

Eiklar-Feststoff 18,5 5,2

(Ei-Albumin)*)

Backpulver 9,6 2,7

Gelatine 9,6 2,7

Künstlicher 19,5 5,3

Geschmacksstoff

(Rindfleischgeschmack)

Karamelfarbe 2,3 0,6

Sojabohnenöl 100 27,8

(Jodzahl 107)

*) Wärmekoagulierbares Protein.

Die trockenen Komponenten mit Ausnahme des Sojabohnenöls wurden 5 min bei geringer Geschwindigkeit (60 U/min) in einem »Hobart«-Mischer vermischt. Danach wurde das Sojabohnenöl, das bis zu einer Jodzahl von 107 hydriert worden war, zugegeben und weitere 5 min bei einer mittleren Geschwindigkeit (120 U/min) in dem »Hobart«-Mischer gemischt. Dann wurden 250 g heißes Leitungswasser mit einer Temperatur von etwa 57⁼C zur Mischung gegeben und diese noch eine weitere Minute bei hoher Geschwindigkeit (180 U/min) im »Hobart«-Mischer zur Bildung einer zusammenhängenden, bearbeitbaren Proteinteigemulsion mit einem Feuchtigkeitsgehalt von 41% durchmischt.

100 g des Proteinteiges wurden in einen 180 ml fassenden hochformigen Becher gegeben. Der Becher wurde 1 Std. in kochendes Wasser gestellt. Die Temperatur des in dem Becher enthaltenen Proteinteiges betrug nach 1 Std. annähernd 90" C. Wegen des Treibmittelsystems und der Wärmeeinwirkung dehnte sich das Material in einer Richtung parallel zu den Wandungen des Bechers aus und wurde dadurch einer nicht-turbulenten Verstreckung unterworfen. Die Reynoldszahl lag während des Verstreckens unter 2000. Die Linearexpansion wurde gemessen und betrug etwa 150%.

Die Untersuchung des expandierten Produktes nach gleichzeitigem Erhitzen und Verstrecken unter den oben angegebenen Bedingungen zeigte ein Projekt mit ausgezeichneter Faserbildung, die der Faserung von Hühnerbrust sehr ähnlich war.

Beispiel 2

Es wurde eine trockene Mischung hergestellt, die folgende Komponenten enthielt:

Komponente

Menge (g) Gew.-% der trockenen Proteinmischung

Weizengluten*) 28,5 71,2

Sojabohnenöl 10,0 25,0
(Jodzahl 107)

Eiklar*) 1,5 3,8

Gesamtgewicht der 40
trockenen Mischung
*) Wärmekoagulierendes Protein.

Die trockene Mischung wurde mit 60 g Wasser zur Herstellung von 100 g Proteinteig gemischt, der 40 Gew.-% Trockenmischung und 60 Gew.-% Wasser enthielt. Das Vermischen wurde wie folgt durchgeführt: Eiklar, Wasser und öl wurden in einem »Waring«-Mischer, bei mittlerer Geschwindigkeit, d. h. 10 000 U/min, während etwa 45 see vermischt und das Weizengluten wurde langsam zugegeben und etwa 1 min eingemischt, so daß eine zusammenhängende, bearbeitbare Proteinteigemulsion entstand. Der Teig wurde in einen 180 ml fassenden hochformigen Becher gegeben und in siedendem Wasser 45 min erhitzt. Während dieser Zeitspanne erfolgte gleichzeitig eine Erwärmung auf etwa 90°C und ein nicht-turbulentes Verstrecken. Die Reynoldszahl stieg während des Verstreckens nicht über 2000. Die Linearexpansion wurde gemessen und betrug etwa 100%. Nach Abkühlen wurde das Produkt untersucht und zeigte eine sehr faserige Struktur ähnlich dem Fasercharakter von Hühnerbrust.

Beispiel 3

Das Verfahren von Beispiel 2 wurde mit einer Proteinmischung folgender Zusammensetzung wiederholt:

Komponente

Menge (g)

üew.-% der

trockenen

Proteinmischung

Trockenes Eiklar*)

100

*) Wärmekoagulierbares Protein.

Das Eiklar und 180 g Wasser (34,7% Protein, 65,3% Wasser) wurden vermischt und ergaben nach Verarbeitung gemäß Beispiel 2 ein Produkt mit ausgezeichneter Faserbildung.

Beispiel 4

In diesem Beispiel wurde eine trockene Proteinmischung folgender Zusammensetzung verwendet:

Komponente

Menge (g)

Gew.-% der

trockenen

Proteinmischung

Weizengluten*) 31 62

so Sojabohnenöl 14 28

(Jodzahl 107)*)
Eiklar-Feststoff 1,8 3,6

Rindfleischbouillon- 2,1 4,2

Geschmack

Farbe und andere 1.1 2,2

Nebenanteile

*) Wärmekoagulierbares Protein.

Die trockenen Komponenten wurden mit 50 g Wasser (entsprechend 50 Gew.-% Wasser und 50 Gew.-% der trockenen Proteinmischung) in einem »Hobart VCM«-Mischer während etwa 2 min bei einer Temperatur von 38° C gemischt Dann wurde die Mischung durch einen üblichen Kochextruder ausgepreßt Der Extruder wurde auf eine Temperatur von 6SJ5"C erwärmt* Die Auspreßdüse entsprach einem

hohlen Kegelstumpf mit kreisförmigem Querschnitt. Der Kegel besaß einen kontinuierlich sich vermindernden Durchmesser mit einer größten Weise von 15,9 mm und einer kleinsten Weise von 4,8 mm. Wegen der Form des Extruderausgangsrohres trat weder Rückfluß noch Turbulenz auf, und dementsprechend stieg die Reynoldszahl nie über 2000. Wegen der Konstruktion des Extruders wurde die Mischung gleichzeitig verstreckt und wärmekoaguliert. Das Maß der Linearexpansion wurde auf etwa 150% geschätzt.

Beispiel 5

Es wurde eine trockene Mischung folgender Zusammensetzung hergestellt:

Komponente	Menge (g)	Gew.-% der
		trockenen
		Proteinmischung
Sojaprotein*)	3140	56,8
Trockenes	285	5,1
Eiklar-Protein*)
Backpulver	150	2,7
Gelatine	150	2,7
Karamelfarbe	45	1,2
Fleischgeschmack-	250	4,5
Aroma
Hydriertes Sojabohnenöl	1500	27
(Jodzahl 107)
Rote Farbstofflösung	90 I	berechnet ais > Teile des
Blaue Farbstofflösung	15 I	Wassers

*) Wärmekoagulierbares Protein.

Die trockenen Komponenten wurden in die Mischschüssel eines »Hobart«-Mischers gebracht und 5 min bei niedriger Geschwindigkeit vermischt. Danach wurde das Sojabohnenöl zugegeben und weitere 5 min bei mittlerer Geschwindigkeit gemischt. 3750 g Wasser, einschließlich des Gewichtes der Farbstofflösung wurden zugegeben. Dann wurde weitere 1,5 min bei mittlerer Geschwindigkeit zur Bildung einer zusammenhängenden, bearbeitbaren Proteinteigemulsion durchmischt, die 67 Gew.-% Feuchtigkeit enthielt. Die Temperatur während des Mischens betrug 38° C.

Der zusammenhängende, bearbeitbare Proteinteig wurde durch eine Vorrichtung geführt, die ein aus zwei Stahlbändern bestehendes gedecktes konvergierendes Förderband besitzt. Dieses besteht aus zwei praktisch synchron laufenden erwärmten Stahlförderbändern, wobei ein im wesentlichen horizontaler Teil des einen endlosen Förderbandes von einem Teil des zweiten endlosen Förderbandes so überdeckt ist, daß die Bänder zusammen einen konvergierenden Spalt bilden. Wenn man den zusammenhängenden, bearbeitbaren Proteinteig zwischen den Bändern als aus einer unendlichen Anzahl unendlich dünner Querschnittsflächen ansieht, ist jede Querschnittsfläche vorne und hinten von relativ großen Teigmassen eingedämmt. Durch diese Dämmung in Längsrichtung, die eine Längsausdehnung praktisch ausschließt, wird beim Fördern des Teiges vom breiteren Ende des konvergierenden Spaltes zu dessen schmalerem Ende zwischen den Förderbändern eine nicht-turbulente Verstreckung erzielt. Dabei steigt die Reynoldszahl nie über 2000. Während der Förderung des Teiges durch den sich verengenden Spalt wird der Teig zur Wärmekoagulierung auf eine Temperatur von etwa 90"C erwärmt. Die Dauer des gleichzeitigen Erhitzens und nicht-turbulenten Verstreckens beträgt etwa 50 min. Die Untersuchung des Produktes zeigte sehr fleischähnlich aussehende, parallele Fasern. Der geschätzte Wert der Linearexpansion betrug 100%.

Claims

Patentanspruch:

Verfahren zur Herstellung eines fleischähnlichen Proteinproduktes mit Faserstruktur, wobei man ein Proteinteiggemhch, dessen Protein zu 30 bis 100 Gewichtsprozent aus wärmekoagulierbaren Protein besteht, mit einem Feuchtigkeitsgehalt von 20 bis 80 Gewichtsprozent, bezogen auf das fertige Gemisch bei Temperaturen unter der Wärmekoagulierungs- ι ο temperatur des wärmekoagulierbaren Proteins herstellt und das Proteinteiggemisch einer Erwärmung auf Temperaturen über der Wärmekoagulationstemperatur des enthaltenen wärmekoagulierenden Proteins unterwirft, dadurch gekennzeichnet, daß man das Proteinteiggemisch vor der Erwärmung oder gleichzeitig mit der Erwärmung zur Ausbildung einer in einer Richtung parallelen fleischähnlichen Faserstruktur einer nicht-turbulenten Verstreckung in einer Richtung unterwirft. :<i