DE2633596C3

DE2633596C3 - Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von Proteinfäden

Info

Publication number: DE2633596C3
Application number: DE2633596A
Authority: DE
Inventors: John R. Stockton Calif. Doisy; Kent John Belleville Ill. Lanter; Doyle Hans Webster Groves Mo. Waggle
Original assignee: Ralston Purina Co
Current assignee: Nestle Purina PetCare Co
Priority date: 1975-07-28
Filing date: 1976-07-27
Publication date: 1980-12-04
Also published as: JPS5264454A; IT1064129B; DE2633596A1; MX3870E; GB1552680A; PL107533B1; HU174055B; YU131276A; SU876049A3; JPS5941694B2; SE423479B; RO78179B; IL49609A0; NO143086B; IL49609A; ZA763355B; RO78179A; DE2633596B2; US3991221A; NO762601L

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von Proleinfäden aus einer proteinhaltigen Aufschlämmung mit einem pH-Wert von 3 bis 10 und einem Feststoffgehalt von mindestens 10 Gew.-%, bei dem die Aufschlämmung unter Druck durch eine Wärmeaustauschzone gepumpt und auf eine Temperatur von mindestens 138° C erwärmt wird, so daß sich Fäden von den übrigen Bestandteilen abscheiden, anschließend die erhitzte Aufschlämmung kontinuierlich aus der Wärmeaustauschzone durch eine Düse entfernt wird und die Fäden sowie die übrigen Bestandteile der Aufschlämmung in eine Sammelzone entleert und die Fäden abgetrennt und gesammelt werden.

Die Nahrungsmitteltechnik ist seit langem an der Nutzung einer großen Anzahl von Proteingrillen interessiert, die die Herstellung lleischähnlicher Nahrungsmittel ermöglichen. Besonders begehrt sind Verfahren zur Umwandlung solcher Proteinquellen wie Ölsaatenmehle, Getreideproteine und Einzellerpruteine in attraktivere Proteinnahrungsmittel, insbesondere solcher, die in ihrer Textur dem Fleisch ähnlich sind. Dieses Streben hat zur Entwicklung einer großen Anzahl von Verfahren zur Herstellung texturierter, fleischähnlicher Proteinnahrungsmittel geführt. Ein gebräuchliches Verfahren ist das von R. A. Boyer in der US-PS 26 82 466 beschriebene Naßspinnverfahren. Bei diesem Naßspinnverfahren werden Proteinfasern im allgemeinen durch Extrudieren einer Anzahl feiner Strahlen einer wäßrigen Proteinlösung in ein saures Koagulierbad hergestellt Das Protein koaguliert zu feinen Fasern, die dann gesammelt und zu einem genießbaren texturierten Proteinprodukt weiterverarbeitet werden. Ein anderes Verfahren zur Herstelluug texturierter, fleischähnlicher Proteinprodukte, das in der US-PS 30 47 395 beschrieben ist, führt durch Hitzekoagulation von undenaturiertem Protein zu einem

ίο streifenartigen Proteinprodukt

Nach der Entwicklung dieser ersten Verfahren zur Herstellung texturierter Proteinprodukte aus einer großen Anzahl von Quellen genießbarer Proteine wurden expandierte texturierte Produkte durch Extrudieren eines proteinhaltigen Materials von erhöhter Temperatur aus einem unter Überdruck stehenden Raum in einen Raum vcn erheblich niedrigerem Druck mit entsprechender Aufblähung und Expansion hergestellt Das expandierte, zellenhaltige Produkt hat nach dem Rehydratisieren mit Wasser eine Texturbeschaffenheit, die dem eines gekochten Fleischstücks sehr ähnlich ist Extrusionsverfahren zur Herstellung expandierter, zellhaltiger Proteinprodukte, insbesondere aus Ölsaatenmehlen, sind in den USPS 34 88 770 und 34 96 858 beschrieben.

In jüngerer Zeit ist ein Verfahren zur Herstellung texturierter Proteinfäden aus einer großen Anzahl von Proteinqudlen beschrieben worden, mit dessen Hilfe texturierte Proteinprodukte ohne Sonderausrüstungen hergestellt werden können, so daß bei der technischen Anwendung des Verfahrens hohe Kapitalaufwendungen nicht erforderlich sind. Bei dem Verfahren wird eine Aufschlämmung aus proteinhaltigem Material mit einem Proteinfeststoff-Gehalt zwischen etwa 0.3 und 35

v, Gew.-°/o unter Druck durch einen Wärmeaustauscher geleitet und so lange erhitzt, daß sich aus den übrigen Bestandteilen der Aufschlämmung lange Fäden abscheiden. Die erhitzte Aufschlämmung wird danach kontinuierlich durch eine Gegendruck erzeugende Düse aus der Wärmeaustauschzone entfernt und in Sammelzone entleert, wo die Fäden von den übrigen Bestandteilen der Aufschlämmung abgetrennt und gewonnen werden. Die so erhaltenen Proteinfäden eignen sich zur Herstellung einer großen Anzahl von Nahrungsmitteln und können auch ohne Schwierigkeiten in Fleischerzeugnisse eingearbeitet werden, wobei Nahrungsmittel mit verbessertem ästhetischem Aussehen, Geschmack und niedrigeren Gestehungskosten ernalten werden. Verfahren zur Herstellung dieser Proteinfäden sind beispielsweise in don US-PS 36 62 671. 36 62 672, 38 21453 und der US-Reissue-Patentschrift 28 091 beschrieben. Nach den genannten Patentschriften kann eine große Anzahl proteinhaltiger Stoffe, darunter Pflanzenproteine, wie Sojabohnen- oder andere Ölsaatenmehle, tierische Proteine, wie Albumin oder Casein, sowie Einzellerproteine aus Hefen und Petroprotein zur Herstellung von Proteinfäden nut Hilfe der beschriebenen Verfahren verwendet werden. Die in diesen Patentschriften offenbarten Verfahren haben sich als

bo eine wirksame Lösung für die bei anderen bekannten Verfahren zur Herstellung texturierter Proiemprodukte aus proteinhaltigem Material noch bestehenden Probleme erwiesen.

Trotz der bedeutenden Vorteile, die die obengenannte ten Verfahren für die Herstellung von Proteinfäden bieten, haftet ihnen und anderen bekannten Verfahren der Nachteil an. daß bei ihnen der Erfolg ganz von der Gegenwart mindestens eines Teils einer Proteinquelle

abhängt, die üblicherweise als »ungekocht« anzusehen ist und weder so weit erwärmt noch einer chemischen Behandlung unterworfen worden ist, daß sie in einen denaturierten Zustand übergeführt worder ist. Bei den meisten bekannten Verfahren zur Texturierung von Protein ist die Gegenwart mindestens eines gewissen Anteils an ungekochtem Protein notwendig, um die Bildung eines texturierten Produktes zu ermöglichen. Deshalb besteht trotz des Fortschritts, den ilie obengenannten Verfahren für die Herstellung fleischähnlicher Produkte mit sich bringen, immer noch das Bedürfnis nach wirksamen Maßnahmen für die Texturierung solcher Proteinquellen wie »gargekochtes« Fleisch oder Proteinmaterialien, die vor der Texturierung durch Erwärmen oder anderweitige Behandlung in einen im wesentlichen denaturierten Zustand übergeführt worden sind.

Bisher bestand die einzige Möglichkeit, aus gekochtem Proteinmaterial ein texturiertes Proteinnahrungsmittel herzustellen, darin, dem gekochten Fleisch Zusatzstoffe oder Bindemittel zuzusetzen und es dann zu einer Rolle zu pressen oder in eine Form einzusetzen, um ein Produkt mit einheitlicher Struktur zu erhalten. Das Produkt hatte jedoch ein sehr künstliches Aussehen, und das Proteinmaterial verlor bei der Behandlung und Handhabung alle Textureigenschaften, die ein Verbraucher von einem frisch gekochten primären Proteinmaterial, wie Fleisch, normalerweise erwartet. Es wäre daher sehr vorteilhaft, wenn es ein Verfahren gäbe, mit dem »gekochtes« Proteinmaterial, das bisher für eine ■Proteintexturierung nach bekannten Verfahren Js ungeeignet angesehen wird, restrukturiert oder texturiert werden könnte.

Die hier beschriebene Erfindung beseitigt die oben geschilderten Schwierigkeiten und besteht in einem Verfahren zur Restrukturierung oder Texturierung von »gekochtem« Proteinmaterial zwecks Herstellung erwünschter Nahrungsmittel. Das hier offenbarte Verfahren stellt eine Veroesserung der in den US- PS 36 b2 671, 36 62 672, der US-Reissue-Patentschrift 28 091 und der US-PS 38 21 453 beschriebenen Verfahren dar, in dem ein bestimmter Satz wichtiger Bedingungen einschließlich kritischer Teinperaturgrenzen für die Herstellung von Proteinfäden aus »gekochtem« statt »ungekochtem« Proteinmaterial angegeben wird. Zum vollen Verständnis der Erfindung und zur Bestimmung der verwendbaren Protein-Ausgangsstoffe erscheint es notwendig, die Proteinausgangsstoffe, die bei dem Verfahren gemäß der Erfindung verwendet werden können, und damit auch den Begriff »gekocht« zu definieren. Die scheint erforderlich, da man diesen Begriff je nach Wunsch und Geschmack sehr subjektiv auslegen kann. Wie sich herausgestellt hat, kann dieser Begriff jedoch nur nach Prüfung der einzelnen Bestandteile des Protein-Ausgangsstoffes und der Einflüsse einer F.rhii/ung. rheinischen Behandlung oder eines Kochvorgangs auf diese Bestandteile einwandfrei definiert werden. Es wurde festgestellt, daß die bekannte Methode der Gel-Elektrophorese ein besonders wirksames Hilfsmittel zur Trennung und Identifizierung der einzelnen BeM- - des Fleisch-Ausgangsmatenals ist und eine Beurteilung des Einflusses einer Erhitzung oder eines Kochvorgangs auf diese Bestandteile ermöglicht. Auf diese Weise kann eine Definition des Begriffes »gekocht«, wie er in Zusammenhang mit der Beschreibung der Erfindung gebraucht wird, erhalten werden. Der Begriff »gekocht« bezeichnet bei der Beschreibung der Erfindung eine Erhitzungsoder Behandlungsstufe, bei der bei der Polyacrylamid-Gel-Elektrophorese die Intensität der dlektrophoretischen Banden des jeweiligen Fleisch-Ausgangsmaterials mit einer relativen Mobilität zwischen etwa 0,13 und 0,32 wesentlich verringert ist Das Elektrophoresemuster eines ungekochten oder rohen Fleisch-Ausgangstoffes enthält einen wesentlichen Anteil unbekannter Bestandteile — vermutlich wärmeempfindliche Enzyme ·- in dem angegebenen Bereich der relativen Mobilität.

ίο Die Anwendung von Wärme, chemischer Behandlung und demgemäß der Kochgrad beeinflussen die relative Intensität der Banden, die zu diesen Enzymen oder anderen Substanzen gehören, so daß eine wesentliche Verminderung der Intensität dieser Banden einen Zeitpunkt angibt, an dem ein Protein-Ausgangsstoff als »gekocht« anzusehen ist. Die Erfindung erstreckt sich daher auf die Verwendung von »gekochten« Protein-Ausgangsstoffen im vorstehend definierten Sinne, da durch diese Definition des Begriffes »gekocht« die bei dem Verfahren gemäß der Erfindung verwendeten Protein-Ausgangsstoffe von den Protein-Ausgangsstoffen unterschieden werden können, die bei bekannten Texturierverfahren verwendet werden. Wie bereits erwähnt, erfordern die bekannten Texturierverfahren die Gegenwart von mindestens einem gewissen Anteil von rohem oder ungekochtem Protein-Ausgangsmaie-rial.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung genießbarer Proteinfäden aus gekochtem Fleisch-Ausgangsmaterial anzugeben.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einem Verfahren der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß die proteinhaltige Aufschlämmung aus einer wäßrigen Aufschlämmung von gekochtem Fleisch-Ausgangsmatcrial besteht, das soweit zerkleinert worden ist, daß es eine pumpbare Aufschlämmung mit einem bei einem Feststoffgehalt von 15 Gew.-% gemessenen Viskositätsverhältnis gegenüber einer Aufschlämmung aus ungekochtem Fleisch von im wesentlichen identischer Zusammensetz'ing von mindestens 1 :2 bildet.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Bei dem Verfahren gemäß der Erfindung wird zunächst eine Aufschlämmung aus dem angegebenen proteinhaltigen Material in Wasser hergestellt, die einen Protein-Feststoffgehalt von mindestens etwa 10 Gew.-% und einen pH-Wert zwischen etwa 3 und 10 hat. Die Aufschlämmung wird sodann in eine pumpbare Aufschlämmung übergeführt, indem die Aufschlämmung zur Herstellung eines bei einem Feststoffgehalt von 15 Gew.-% gemessenen Viskositätsverhältnisses gegenüber einer Aufschlämmung aus ungekochtem Fleisch von im wesentlichen identischer Zueammensetzung von mindestens etwa 1 : 2 behandelt wird. Aus dem Fleisch-Ausgangsmaterial werden diskrete lange Fäden gebildet, indem die Aufschlämmung kontinuierlich unter Druck durch eine Wärmeaustauschzone gepumpt und zur Bildung von Proteinfäden hinreichend lange auf eine Temperatur von mindestens 138°C, besser auf eine

bo Temperatur im Bereich zwischen etwa 154 und 168°C, hinreichend lange erhitzt wird. Die erhitzte Aufschlämmung wird sodann kontinuierlich aus der Wärmeaustauschzone entfernt, vorzugsweise durch eine Rückdruck erzeugende Düse, und in eine Sammelzone

b5 entleert, in der die langen Fäden von der Aufschläm-' mung abgetrennt und gewonnen werden. Das Verfahren zur Herstellung genießbarer Proteinfäden aus gekochtem Fleisch-Ausgangsmaterial erfordert die Einhaltung

bestimmter Bedingungen hinsichtlich der Temperatur, des pH-Wertes und des Feststoffgehaltes der Aufschlämmung. Der kritische Temperaturbereich bei dem Verfahren gemäß der Erfindung unter Verwendung von gekochtem Fleisch ist ein anderer als der Temperaturbereich bei den Verfahren gemäß den US-PS 36 62 671, 36 62 672, 38 21 453 und der US-Reissue-Patentschrift 28 091, bei denen ungekochtes Protein-Ausgangsmaterial verwendet wird. Es wird angenommen, daß im allgemeinen höhere Temperaturen erforderlich sind, da nach dem Kochen des Protein-Ausgangsmaterials mehr Wärme zu seiner Umwandlung in Proteinfäden als bei einem ungekochten oder rohen Material benötigt wird. Beispielsweise wurde festgestellt, daß Proteinfäden aus »gekochtem Fleisch-Ausgangsmaterial« hochgradig funktionell sind und doch Geschmack und Textur des primären Protein-Ausgangsmaterials in ungekochtem Zustand aufweisen. Die Verwendung von »gekochtem Fleisch« als Ausgangsmaterial bei einem Restrukturierungs- oder Texturierungsverfahren ist von großer Bedeutung, da hierdurch die Möglichkeit geschaffen wird, bisher nicht nutzbares und wirtschaftliches Protein-Ausgangsmaterial zu verwerten; denn Fleisch kann von den nicht eßbaren Teilen eines Tierkörpers durch einfaches Kochen mit anschließendem mechanischen Entfernen der Knochen leicht und schnell getrennt werden. Das Kochen mit anschließendem mechanischen Entfernen der Knochen hat ferner den Vorteil, daß infolge des vorangehenden Kochens Probleme durch bakterielle Verunreinigung, die beim Entfernen der Knochen aus rohem Fleisch auftreten, verringert werden. Das Verfahren gemäß der Erfindung ermöglicht das Texturieren von gekochtem »Fleisch«- Material und dadurch die Verwendung genießbarer Fleischteile in verschiedenen Nahrungsmitteln, da die nach dem Verfahren hergestellten Fäden in verschiedenen Nahrungsmitteln vorteilhafte funktionell Wirkungen ausüben. Die Erfindung bietet somit gegenüber den aus den US-PS 36 62 671,36 62 672 und der US-Reissue-Patentschrift 28 091 bekannten Verfahren einen beachtlichen technischen Fortschritt; denn sie ermöglicht die Herstellung langer genießbarer Proteinfäden aus bisher nicht verwendbaren Protein-Ausgangsstoffen, die so weit erhitzt oder gekocht worden sind, daß das Protein sich in einem denaturierten Zustand befindet.

F i g. 1 zeigt das Elektrophoresemuster auf Polyacrylamid-Gel mehrerer Rindfleischproben, die auf verschiedene Temperaturen erhitzt worden waren, und veranschaulicht den Zeitpunkt, bei dem »Kochen« des Fleisches eintritt.

F i g. 2 zeigt das Elektrophoresemuster auf Polyacrylamid-Gei mehrerer Proben von Truthahnfieisch, die auf verschiedene Temperaturen erhitzt worden waren, und veranschaulicht den Zeitpunkt, an dem das »Kochen« des Fleisches eintritt

Das Verfahren zur Herstellung von Proteinfäden aus gekochtem Fleisch-Ausgangsmaterial bietet einen unerwarteten Vorteil, da es die Restrukturierung bisher nicht verwendbaren Proteinmaterials ermöglicht. Wie schon erwähnt, kann der Begriff »gekocht« für die Wärmebehandlung verschiedener Protein-Ausgangsstoffe je nach Wunsch und Geschmack des Einzelnen sehr subjektiv definiert werden. Zum besseren Verständnis der Erfindung erschien daher eine genaue Definition dieses Begriffes notwendig, um den Bereich der Stoffe abzugrenzen, die bei dem Verfahren gemäß der Erfindung verwendet werden können. Diese Definition stützt sich auf eine Untersuchung der einzelnen Bestandteile der Protein-Ausgangsstoffe und des Einflusses einer Erhitzung, chemischen Behandlung oder eines Kochvorgangs auf diese Bestandteile. Bei dem Verfahren gemäß der Erfindung kann eine Anzahl von »gekochten« Fleisch-Ausgangsstoffen verwendet werden, und der Begriff »Fleisch-Ausgangsstoff« ist weit auszulegen. Zu geeigneten Fleisch-Ausgangsstoffen gehören tierische Gewebe, Fleisch-Nebenprodukte, Geflügelmehl, Fischmehl, ausgelassenes Fleisch und

ίο Fleischmehl sowie Fleisch- und Knochenmehl. Der Begriff Tier wird ebenfalls im weitesten Sinne gebraucht und erstreckt sich auf Land- und Wassersäugetiere, Geflügel, Fische und Krustentiere. Typische Fleisch-Ausgangsstoffe, die bei dem Verfahren gemäß der Erfindung verwendet werden können, sind Fleisch oder Fleischnebenprodukte von Geflügel, vom Schwein, Fisch, Rind, Truthahn usw. Der Begriff Fleisch-Ausgangsstoff ist ferner nicht streng auf gekochtes tierisches Gewebe beschränkt, sondern erstreckt sich auch auf gekochte Nebenprodukte der Fleischverarbeitung, wie Fleischmehl, Fischmehl, Geflügelmehl, Fleisch- und Knochenmehl usw.

Wie schon erwähnt, wird mit dem Ausdruck »gekocht« als Hilfsmittel zur Unterscheidung des bei dem Verfahren gemäß der Erfindung verwendeten Fleisch-Ausgangsmaterials von dem Fleisch- oder Protein-Ausgangsmaterial in »ungekochtem« Zustand die Erhitzungs- oder Behandlungsstufe bezeichnet, bei der bei der Polyacrylamid-Gel-Elektrophorese die Intensität der elektrophoretischen Banden des Protein-Ausgangsmaterials mit einer relativen Mobilität zwischen etwa 0,13 und 0,32 wesentlich verringerl ist Mit dem Ausdruck »wesentlich« wird ferner ein Zustand bezeichnet, bei dem über 90% der Intensität der elektrophoretischen Banden innerhalb des angegebenen Bereichs der relativen Mobilität im Vergleich zu den Banden einer Probe von rohem oder ungekochtem Fleisch der gleichen Art verschwunden sind. Wie schon bemerkt, wird angenommen, daß das Elektrophoresemuster von Fleisch-Ausgangsstoffen, insbesondere von Frischfleischgewebe, einen wesentlichen Anteil wärmeempfindlicher Enzyme innerhalb des angegebenen Bereichs der relativen Mobilität des Elektrophoresemusters enthält. Erhitzen oder eine chemische Behandlung und demgemäß der Kochgrad beeinflussen das relative Erscheinen der zu diesen Banden gehörenden Enzyme oder anderen Stoffe, und eine wesentliche Verringerung der Intensität von Banden in diesem speziellen Bereich relativer Mobilität, indem ungekochtes Proteinmaterial der gleichen Art auf Polyacrylamid-Gel ein Elektrophoresemuster mit Banden starker Intensität ergibt, ist ein Zeichen dafür, daß ein gekochtes Proieinmateriai vorliegt. Die Erfindung erstreckt sich nur auf »gekochte« Fleisch-Ausgangsstoffe gemäß der vorstehend angegebenen Definition.

Die Polyacrylamid-Gel-EIektrophorese ist eine bekannte Methode zur Trennung von Proteinkomponenten einschließlich Enzymen, Proteinen und dergleichen. Bei dem Verfahren gemäß der Erfindung dient die Polyacrylamid-Gel-EIektrophorese zur Feststellung des »Kochzustandes« und damit zur Bestimmung der Protein-Ausgangsstoffe, die bei dem Verfahren gemäß der Erfindung verwendet werden. Bei der Polyacrylamid-Gel-EIektrophorese für den hier in Betracht

b5 kommenden Zweck wird ein Polyacrylamid-Gel verwendet, das 8 Gew.-% Acrylamid enthält. Das Gel wird durch Zusatz des Acrylamide zu einer Pufferlösung gebildet, die Tris-Hydroxylmethylaminomethan, ein

Salz der Äthylendiamintetraessigsäure sowie Borsäure enthält, und hat eine gleichmäßige Schichtdicke von etwa 6 mm. Nach der Herstellung des Gels wird es in die unten beschriebene wäßrige Pufferlösung getaucht, und danach werden mit destilliertem Wasser hergestellte Extrakte aus den Fleisch-Ausgangsstoffen, die auf etwa ein Drittel ihres ursprünglichen Volumens konzentriert worden sind, in einer Menge von 50 μΐ auf den Ausgangsbereich des Gels aufgebracht. Das Gel wird erneut in eine wäßrige Pufferlösung eingetaucht, die etwa 1,0 Gew.-°/o Tris-Hydroxymethylaminomethan, etwa 0,13 Gew.-% eines Salzes der Äthylendiamintetraessigsäuu und etwa 0,08 Gew.-% Borsäure enthält. Die Elektrophorese wird ausgeführt, indem das System zunächst 15 Minuten bei 100 V ins Gleichgewicht gebracht wird, damit die Probelösung in das Gel eindringen kann, und dann 4 Stunden eine konstante Spannung von 200 V angelegt wird. Nach der Elektrophorese wird das Gel entfernt, mit einer Amidoschwarz-Lösung angefärbt und mit einem Methanol/Wasser/Essigsäuregemisch (Volumenverhältnis 4:4:1) entfärbt Danach wird das Gel zur Identifizierung der getrennten Komponenten des Fleisch-Ausgangsmaterials mit einer 15%igen wäßrigen Essigsäurelösung behandelt Die angewendete Elektrophoresemethode wird im einzelnen im Journal of Food Science, VoI. 39, Seite 428 (1974) beschrieben.

In F i g. 1 ist das Elektrophoresemuster einer Rindfleischemulsion wiedergegeben, die verschiedenen Kochtemperaturen zwischen 37 und 73⁰C ausgesetzt worden war. Probe 1 ist Rindfleisch, das bei Raumtemperatur aufbewahrt worden und »ungekocht« war; Probe 2 war auf eine Temperatur von 37° C, Probe 3 auf 44° C, Probe 4 auf 53,5° C, Probe 5 auf 59° C, Probe 6 auf 69,5°C und Probe 7 auf 73⁰C erhitzt worden. Die sngegebenen Temperaturen sind Temperaturen der Produkte und wurden mit Hilfe von Thermoelementen gemessen, die beim Erhitzen der Fleisch-Ausgangsstoffe in den Produkten eingebettet waren. Die Ziffern an der Y- Achse stellen eine Skala für die Messung der relativen Wanderung der getrennten Komponenten des Proteingemisches dar. Die relative Mobilität (R_n,) ergibt sich aus der Wanderungsstrecke der Komponente, dividiert durch die Wanderungsstrecke der Indikatorfarbstoff-Lösung. Wie ersichtlich, tritt im Bereich einer relativen Mobilität zwischen etwa 0,13 und 0,32 beim Überschreiten einer Temperatur des Fleisches von 44° C eine wesentliche Verringerung oder ein fast völliges Verschwinden der Intensität der Elektrophoresebanden ein, ein Zeichen dafür, daß das Proteinmaterial gekocht ist Bei weiterem Temperaturanstieg verschwinden allmählich auch noch andere Banden als die in dem angegebenen Bereich der relativen Mobilität Jedoch ist das Stadium, an dem die Banden oder Komponenten in dem angegebenen Mobilitätsbereich verschwinden, der Punkt, an dem das Ausgangsmaterial als gekocht bezeichnet werden kann.

In Fig.2 ist der »Kochvorgang« für verschiedene Protein-Ausgangsstoffe veranschaulicht Probe 1 ist »ungekochtes« Rindfleisch von Raumtemperatur zu Vergleichszwecken; Probe 2 ist Truthahnfleisch von Raumtemperatur und deshalb ebenfalls »ungekocht«; Probe 3 ist auf 36° C erwärmtes Truthahnfleisch, Probe 4 auf 45° C erwärmtes Truthahnfleisch, Probe 5 auf 55° C erwärmtes Truthahnfleisch, Probe 6 auf 60⁰C erwärmtes Truthahnfleisch, Probe 7 auf 65° C erwärmtes Truthahnfleisch und Probe 8 auf 70⁰C erwärmtes Truthahnfleisch. Bei einer Prüfung des Elektrophorese-

musters der auf diese Temperaturen erhitzten Truthahnfleisch-Proben wird ersichtlich, daß in dem angegebenen Bereich der relativen Mobilität zwischen etwa 0,13 und 0,32 die Intensität der Elektrophoresebanden ab einer Temperatur von etwa 55° C wesentlich geringer wird oder fast ganz verschwindet, insbesondere bei den Proben 6, 7 und 8, die über diese Mindesttemperaturen hinaus erhitzt worden waren. Es ist also zu erkennen, daß zum vollständigen Kochen von

ίο Truthahnfleisch im Vergleich zu Rindfleisch zwar eine andere Mindesttemperatur und -zeit erforderlich ist, die beiden Proteinstoffe jedoch einen gemeinsamen Nenner haben: das weitgehende Verschwinden oder die weitgehende Verringerung der Intensität der Komponenten des Elektrophoresemusters mit einer relativen Mobilität zwischen etwa 0,13 und 0,32 bei der Polyacrylamid-Gel-Elektrophorese. Dieser Test eignet sich daher zur Feststellung der Fleisch-Ausgangsstoffe, auf die das Verfahren gemäß der Erfindung beschränkt ist.

Aus einem »gekochten« Fleisch· Ausgangsmaterial, wie es vorstehend definiert ist, wird eine wäßrige Aufschlämmung mit einem Protein-Feststoffgehalt von mindestens etwa 10 Gew.-°/o, besser mit einem Feststoffgehalt zwischen etwa 20 und 25 Gew.-°/o, hergestellt Die angegebenen Mindestkonzentration von Feststoffen ist für die Herstellung von Proteinfäden gemäß dem Verfahren der Erfindung mit gekochtem Fleisch-Ausgangsmaterial von wesentlicher Bedeutung, da festgestellt wurde, daß bei einem Feststoffgehalt der Aufschlämmung von weniger als etwa 10 Gew.-% keine Fäden gebildet werden. Dagegen ist die obere Grenze der Aufschlämmung aus gekochtem Fleisch-Ausgangsmateria! für die Ausführung des Verfahrens nicht von wesentlicher Bedeutung, so daß die Aufschlämmung je nach der Leistungsfähigkeit der zur Förderung der Aufschlämmung durch den Wärmeaustauscher verwendeten Pumpe einen Feststoffgehalt von 35 oder mehr Gew.-% haben kann. Der Feststoffgehalt der Aufschlämmung ist daher nach oben prinzipiell nicht begrenzt Auch der Proteingehalt der wäßrigen Aufschlämmung ist nicht von erheblicher Bedeutung; erforderlich ist lediglich, daß die Aufschlämmung so viel Proteinmaterial enthält daß der Feststoffgehalt mindestens etwa 10 Gew.-% beträgt.

Die Aufschlämmung aus dem gekochten Fleisch-Ausgangsmaterial mit dem angegebenen Feststoffgehalt wird sodann auf einen pH-Wert eingestellt der zwischen etwa 3 und 10 liegen kann. Falls der pH-Wert etwa 10 überschreitet bildet das Protein keine Fäden mehr, sondern geliert rasch zu einer gummiartigen Masse. Falls der pH-Wert unter etwa 3 liegt tritt ein ähnlicher Effekt ein. Der jeweils günstigste pH-Bereich hängt daher von der gewünschten Textur der Fäden ab, da je nach dem pH-Wert mit dem gearbeitet wird, Fäden von verschiedener Textur erhalten werden. Falls beispielsweise der pH-Wert der Aufschlämmung zwischen etwa 7 und 9 eingestellt wird, werden kontinuierliche Fäden von sehr elastischer und gummiartiger Textur erhalten, während bei einer Einstellung des pH-Wertes zwischen etwa 3 und 6 die Fäden besser kaubar und fleischähnlich sind. Der letztgenannte pH-Bereich ist daher zur Simulierung der natürlichen Textur des Fleisches und zur Herstellung strukturierter Proteinnahrungsmittel aus dem Verfahrensprodukt normalerweise zweckmäßiger. Man wird daher vorzugsweise in einem pH-Bereich zwischen etwa 3 und 6 arbeiten.

Nach der Herstellung der wäßrigen Aufschlämmung mit dem angegebenen Feststoffgehalt und pH-Wert wird durch Behandlung der Aufschlämmung eine pumpbare Aufschlämmung mit einem bei einem Feststoff gehalt von 15 Gew.-% gemessenen Viskositätsverhältnis gegenüber einer Aufschlämmung aus ungekochten Fleisch von im wesentlichen identischer Zusammensetzung von mindestens etwa 1 :2 gebildet. Eine Aufschlämmung aus gekochtem Fleisch-Ausgangsmaterial mit dieser Viskosität läßt sich leicht pumpen und bildet bei den Temperatur- und Druckbedingungen im Wärmeaustauscher kontinuierlich Proteinfäden. Die jeweilige Art und Weise, in der die pumpbare Aufschlämmung hergestellt wird, ist für das Verfahren nicht von Bedeutung und kann in einer Homogenisierung oder Feinmahlung der wäßrigen Aufschlämmung beispielsweise in einer Comitrol-Mühle mit einem Mikrozerkleinerungskopf bestehen. Wichtig ist, daß das gekochte Fleischmaterial hinreichend zerkleinert wird, so daß die Aufschlämmung eine ausreichend niedrige Viskosität hat. Aufschlämmungen aus gekochtem Fleisch haben eine erheblich niedrigere Viskosität als Aufschlämmungen von im wesentlichen gleicher Zusammensetzung aus »ungekochten« Proteinstoffen. Obgleich beispielsweise die tatsächliche Viskosität der proteinhaltigen Aufschlämmung je nach dem verwendeten Proteinmaterial, dem Feststoffgehalt der Aufschlämmung usw. erheblichen Schwankungen unterliegt, haben Aufschlämmungen aus gekochtem Fleisch-Ausgangsmaterial wegen der verhältnismäßig geringen Hydratationseigenschaften und der unlöslichen Natur des »gekochten« Fleischmaterials im Vergleich zu identischen Aufschlämmungen aus ungekochtem Fleisch bei einem Fcststoffgehalt von 15 Gew.-% Viskositätsverhältnisse, die größer als 1:2 sind. Mit anderen Worten, eine Aufschlämmung aus ungekochtem Protein hat eine zweimal höhere Viskosität als eine Aufschlämmung aus gekochtem Fleisch-Ausgangsmaterial von im wesentlichen identischer Zusammensetzung.

Das gekochte Proteinmaterial in der Aufschlämmung wird sodann zur Bildung genießbarer Proteinfäden unter bestimmten Temperaturbedingungen in einem Wärmeaustauscher oder Dampfeinströmzone verwendet

Nach der Bildung einer pumpbaren Aufschlämmung werden Proteinfäden gebildet, indem die proteinhaltige Aufschlämmung unter Druck kontinuierlich durch eine Wärmeaustauschzone gepumpt und die Aufschlämmung auf eine Temperatur erhitzt wird, die mindestens 138°C beträgt, aber geringer als die Temperatur ist, bei der sich das Protein zersetzt. Die Mindesttemperatur in der Wärmeaustauschzone von etwa 133° C ist für die Bildung geeigneter Proteinfäden aus »gekochtem« Fleisch-Ausgangsmaterial von wesentlicher Bedeutung und unterscheidet sich von der Mindesttemperatur bei der Herstellung von Proteinfäden aus einem »ungekochten« Proteinmaterial, die in manchen Fällen nur 115° C betragen kann. Bei einer Temperatur unter 138" C bilden sich bei dem Verfahren gemäß der Erfindung keine Proteinfäden. Eine bessere Mindesttemperatur für die Bildung von Proteinfäden aus gekochtem Fleisch-Ausgangsmaterial gemäß dem Verfahren der Erfindung ist jedoch 155°G Eine obere Grenze für die Temperatur in der Wärmeaustauschzone besteht nicht; die obere Temperatur wird allein durch den Einfluß der Wärme auf das Protein festgelegt, und es ist lediglich erforderlich, daß die Temperatur unterhalb der Grenze bleibt, bei der das Protein zersetzt oder nachteilig verändert wird. Ein typischer Temperaturbereich erstreckt sich zwischen etwa 138 und 168° C, wobei ein besonders günstiger Temperaturbereich zwischen 154 und 168° C liegt. Es wird angenommen, daß für die Herstellung von Fäden aus einer Aufschlämmung von »gekochtem« Fleisch-Ausgangsmaterial im Vergleich zu einer Aufschlämmung aus ungekochtem Fleisch-Ausgangsmaterial eine höhere Temperatur erforderlich ist, da nach dem Kochen des Proteinmaterials mehr Wärme für die Umwandlung des proteinhaltigen Materials in Proteinfäden benötigt wird. Das Verfahren gemäß der Erfindung kann zweckmäßigerweise in einem Wärmeaustauscher ausgeführt werden, wie er in der Molkereiprodukte-Industrie gebräuchlich ist. In der einfachsten Form besteht die Einrichtung aus einem vorzugsweise aus nichtrostendem Stahl hergestellten kontinuierlichen Rohrstück, das in geeigneter Weise ummantelt ist, so daß das durch das Rohr fließende Gut erhitzt oder gekühlt werden kann.

Das Rohr kann auf seiner ganzen Länge von einer einzigen Ummantelung umgeben sein; es kann aber auch mit einer unterteilten Ummantelung versehen sein, so daß mehrere Wärmeaustauschzonen vorhanden sind, die, falls gewünscht, auf verschiedenen Temperaturen gehalten werden können. Ein typischer Wärmeaustauscher dieser Art besteht daher in der Regel aus drei hintereinander angeordneten Wärmeaustauschzonen an dem nichtrostenden Stahlrohr. Zur Erfüllung der Erfordernisse hinsichtlich der erhöhten Temperatur und des Druckes bei der Herstellung fadenförmiger Proteingebilde aus gekochtem Fleisch-Ausgangsmaterial gemäß dem Verfahren der Erfindung werden die Zonen normalerweise sämtlich auf erhöhter Temperatur gehalten. Man kann so alle drei Zonen auf der gleichen erhöhten Temperatur halten; man kann aber auch die dritte Wärmeaustauschzone zum Kühlen der Aufschlämmung vor dem Austritt aus dem Wärmeaustauscher benutzen. Zum Zweck der Beschreibung des Verfahrens gemäß der Erfindung wird die sich an die dritte Wärmeaustauschzone und an den Ausgang des Wärmeaustauschers anschließende Zone als Sammelzone bezeichnet. Diese ist normalerweise ein Raum unter Atmosphärendruck und von Umgebungstemperatur, in den die aus dem Wärmeaustauscher austretende Aufschlämmung eingespritzt wird und in dem die fadenförmigen Proteingebilde entstehen. Es kann aber auch zweckmäßig sein, als Sammelzone ein umgewälztes Wasserbad oder einen Luftstrom zu verwenden, um das fadenförmige Proteinmaterial besser sammeln zu können.

Der zur Erzeugung der fadenförmigen Proteingebilde erforderliche Druck kann beispielsweise dadurch erzielt weiden, daß in den Auslauf des Wärmeaustauschers eine Düse oder Lochblende mit verringertem Durchflußquerschnitt eingesetzt wird. Die Verwendung einer Düse oder Lochblende mit verringertem Durchflußquerschnitt erzeugt in der durch das Rohr hindurchgepumpten oder geleiteten Aufschlämmung den zur Fadenbildung erforderlichen Gegen- oder Rückdruck und hilft, die Form des Produktes zu beeinflussen. Im allgemeinen haben sich runde Düsen mit einer einzigen oder mehreren Durchflußöffnungen mit einem Durchmesser zwischen etwa 3,8 und 7,6 mm in einem Rohr von 9,5 mm Außendurchmesser in den meisten Fällen als zufriedenstellend erwiesen. Es sind jedoch auch Düsen mit rechteckigem Öffnungsquerschnitt der Abmessungen 9,5 mm · 1,6 mm in einem Rohr von 9,5 mm Außendurchmesser zur Herstellung der fadenförmigen

Proteingebilde verwendet worden, doch werden die hiermit erhaltenen Fäden durch den rechteckigen Öffnungsquerschnitt der Düse etwas abgeplattet.

Eine andere Einrichtung zur Herstellung von Proteinfäden aus gekochtem Fleisch-Ausgangsmaterial ist ein Apparat, der als »Düsenkocher« bekannt ist In ihm wird die Aufschlämmung ebenfalls dadurch unter Druck erhitzt, daß sie unter Einschluß durch eine Zone, in der Wärme zugeführt wird, und dann zur Bildung der Proteinfäden durch eine Düse in eine Sammel- oder Kühlzone geleitet wird. Bei einem Düsenkocher besteht jedoch die Besonderheit, daß die Aufschlämmung aus gekochtem proteinhaltigem Material durch konzentrisch nebeneinander angeordnete Strahldüsenöffnungen gepreßt wird. Diese Strahldüsenöffnungen des Kochers bilden eine Einspritzzone, in der das Gemisch, durch zugeführten Dampf erhitzt und unter Druck gesetzt wird. Der Dampf wird in Form von Strahlen zugeführt, die die aus den Düsen austretenden Strahlen der Aufschlämmung schneiden. Aufschlämmung und Dampf gelangen dann gemeinsam in eine Kühl- oder Sammelzone, die normalerweise aus einem Raum von Umgebungstemperatur und Atmosphärendruck besteht. Die Verweilzeit der Aufschlämmung im Bereich der Strahldüsen beträgt etwa 1 Sekunde oder weniger. Die Düsenöffnungen, durch die die Aufschlämmung ausgespritzt wird, sind normalerweise klein und haben einen Durchmesser von nur etwa 3 mm. Die zum Erhitzen und Unterdrucksetzen in die Aufschlämmung eingeblasene Dampfmenge ist nicht groß; sie senkt normalerweise den Feststoffgehalt der Suspension um nicht mehr als 1 bis 2 Gew. %. Das Einblasen von Dampf in die Aufschlämmung zusammen mit dem Einschluß der Aufschlämmung und die Verwendung von Strahldüsen erzeugen den für die Bildung der fadenförmigen Proteinfasern erforderlichen Druck.

Das Verfahren kann in einem weiten Druckbereich ausgeführt werden, wobei der Druck in erster Linie durch die Verwendung einer Düse mit verringertem Querschnitt in Verbindung mit dem Erhitzen und Einschließen der Aufschlämmung erzeugt wird. Der erreichte Druck hängt daher zum großen Teil von der Art der verwendeten Einrichtung ab. Beispielsweise können bei Wärmeaustauschern die Drücke in der Pumpe zwischen etwa 4 und 350 bar absolut Schwanken, dorch beträgt die Druckdifferenz im Wärmeaustauscher selten mehr als 9 bar. In einem Strahlkocher oder einer ähnlichen Einrichtung, bei der Dampf eingeblasen wird, liegt der Druck in der Regel zwischen etwa 6 und 7 bar absolut

Anhand der folgenden Beispiele wird die Erfindung näher veranschaulicht

Beispiel 1

22,7 kg gemahlenes Rindfleisch wurden in einer mit einer Folie bedeckten Röstpfanne eine halbe bis Vh Stunden mit Dampf behandelt bis die Innentemperatur des Rindfleischs etwa 55° C erreichte. Dann wurde mit einer Probe des dampfbehandelten Produktes in folgender Weise eine Polyacrylamid-Gel-Elektrophorese ausgeführt:

Eine Probe des Rindfleischs wurde gemahlen und gründlich durchgemischt Dann wurde eine Portion von 20 g in einen Kolben eingewogen und dieser 30 Minuten in ein Wasserbad gesetzt bis die Probe eine konstante Temperatur erreichte. Danach wurde die Probe herausgenommen und auf unter 25°C abgekühlt Von der Probe wurde eine Teilmenge von 15 g abgenommen, der 30 ml destilliertes Wasser zugesetzt wurde. Das Gemisch wurde homogenisiert und zur Entfernung unlöslicher Stoffe zentrifugiert. Der Extrakt wurde filtriert und auf ein Drittel seines ursprünglichen Volumens konzentriert.

Die Gel-Elektrophorese wurde in einer vertikalen Gel-Zelle ausgeführt. Das Polyacrylamid-Gel wurde durch Lösen von 34,2 g Acrylamid, 1,8 g Bis-Acrylamid

ίο und 0,6 g Ammoniumpersulfat in 45 ml einer Pufferstammlösung hergestellt die 300 g Tris-Hydroxymethylaminomethan, 39 g eines Salzes der Äthylendiamintetraessigsäure und 23 g Borsäure enthielt. Das Gemisch wurde mit Wasser auf ein Volumen von 450 ml verdünnt und ergab ein 8%iges Gel, das in die nachstehend beschriebene wäßrige Pufferlösung eingetaucht wurde. Es wurde eine Gel-Schicht von 6 mm Dicke verwendet, auf die Proben des Extraktes aufgebracht wurden. Danach wurde das Gel wieder in die Pufferstammlösung eingetaucht die zuvor mit Wasser in einem Volumenverhältnis von 1 :9 verdünnt worden war. Zur Elektrophorese wurde das System zunächst 15 Minuten mit 100 Volt ins Gleichgewicht gebracht damit die Proben in das Gel eindringen konnten. Danach wurde 4 Stunden eine konstante Spannung von 200 V angelegt. Anschließend wurde das Gel entfernt und mit Amidosdrwarz (0,7 g Amidoschwarz auf 100 ml eines Gemischs aus Methanol, Wasser und Essigsäure im Volumenverhältnis von 4:4:1) angefärbt. Dann wurde das Gel durch eine Vorbehandlung mit einem Gemisch aus Methanol, Wasser und Essigsäure im Volumenverhältnis von 4:4:1 und eine Schlußbehandlung mit einer 15%igen wäßrigen Essigsäurelösung entfärbt Die visuelle Beobachtung des Elektrophoresemusters des mit Dampf behandelten Rindfleischs ergab eine fast völlige Abwesenheit ausgeprägter Elektrophoresebanden im Bereich einer relativen Mobilität zwischen etwa 0,13 und 0,32, ein Zeichen dafür, daß das Rindfleisch gekocht war.

Aus dem gemahlenen Rindfleisch wurde durch Mahlen und Homogenisierungen des gekochten Rindfleischs in einer Comitrol-Mühle mit einem 180 Messer enthaltenden Mikroschneidkopf eine pumpbare Aufschlämmung hergestellt Die erhaltene Aufschlämmung des gekochten Rindfleischs hatte eine Viskosität von etwa 1000 cPs, gemessen bei einem Feststoffgehalt von 15% mit einem Brookfield-LTV-Viskosimeter. Eine im wesentlichen identische Aufschlämmung aus ungekochtem gemahlenem Rindfleisch desselben 22,7-kg-Ansatzes hatte eine Viskosität von etwa 3000 cPs, so daß das Viskositätsverhältnis zwischen der Aufschlämmung aus gekochtem und ungekochtem Fleisch 1 :3 betrug.

Die homogenisierte Aufschlämmung des gekochten Rindfleischs wurde auf einen Feststoffgehalt von 25 Gew.-% und einen pH-Wert von 4,1 eingestellt Danach wurde die homogenisierte Aufschlämmung durch einen Wärmeaustauscher gepumpt der aus einem 18,3 m langem Rohr aus rostbeständigem Stahl von 9,5 mm Außendurchmesser bestand, das in einem Rohr von 152 mm Durchmesser untergebracht war. Der Wärmeaustauscher wurde auf eine Temperatur im Bereich von 161 bis 164°C gehalten. Es wurden individuelle, lange Fäden aus gekochtem Rindfleisch erhalten, die eine sehr feine Textur und das angenehme Aroma von Roastbeef hatten. Eine Analyse der erhaltenen Proteinfäden ergab einen Feuchtigkeitsgehalt von 76,0%, einen Fettgehalt von 5,49% und einen Proteingehalt von 16,2%.

Beispiel 2

22,7 kg gemahlenes Schweinefleisch wurden in einer mit einer Folie beöeckten Röstpfanne '/2 bis I¹/2 Stunden mit Dampf behandelt, bis die Innentemperatur etwa 55° C erreichte. Eine Probe des mit Dampf behandelten Produktes wurde nach der in Beispiel 1 beschriebenen Methode einer Polyacrylamid-Gel-Elektrophorese unterworfen. Die visuelle Beobachtung des Elektrophoresemusters des mit Dampf behandelten Schweinefleischs ergab ein fast völliges Fehlen ausgeprägter Elektrophoresebanden im Bereich einer relativen Mobilität zwischen etwa 0,13 und 0,32, ein Zeichen dafür, daß das gemahlene Schweinefleisch gekocht war. Aus dem gemahlenen Schweinefleisch wurde durch Feinmahlen oder Homogenisieren des gekochten Schweinefleischs in einer Comitrol-Mühle mit einem 180 Messer aufweisenden Mikroschneidkopf eine pumpbare Aufschlämmung hergestellt. Die erhaltene Aufschlämmung hatte eine Viskosität von 800 cPs, gemessen bei einem Feststoffgehalt von 15 Gew.-% mit einem Brookfieid-LTV-Viskosimeter. Eine Aufschlämmung von »ungekochtem« gemahlenem Schweinefleisch von im wesentlichen identischer Zusammensetzung aus demselben 22,7-kg-Ansatz des gemahlenen Schweinefleischs hatte eine Viskosität von etwa 4000 cPs, so daß das Viskositätsverhältnis zwischen der Aufschlämmung aus gekochtem Schweinefleisch und der Aufschlämmung aus ungekochtem Schweinefleisch 1 :5 betrug. Die homogenisierte Aufschlämmung wurde auf einen pH-Wert von 4,6 und einen Feststoffgehalt von 40 Gew.-% eingestellt. Danach wurde die homgenisierte Aufschlämmung durch einen Wärmeaustauscher gepumpt, der aus einem 18,5 m langem Rohr aus rostbeständigem Stahl von 9,5 mm Außendurchmesser bestand, das in einem Rohr von 152 mm Durchmesser untergebracht war. Der Wärmeaustauscher wurde auf eine Temperatur im Bereich von 161 bis 164°C gehalten. Aus der Aufschlämmung des gekochten Schweinefleischs wurden Fäden erhalten, die eine sehr feine Textur und das Aroma und den Geschmack von Schweinefleisch hatten. Eine Analyse der aus der Aufschlämmung erhaltenen Fäden ergab einen Feuchtigkeitsgehalt von 64,5%, einen Fettgehalt von 19,3% und einen Proteingehalt von 15,6%.

Beispiel 3

22,7 kg Geflügelfleisch, aus dem die Knochen mechanisch entfernt worden waren, wurde in einer m:t einer Folie bedeckten Röstpfanne '/2 bis I¹/2 Stunden oder so lange mit Dampf behandelt, bis die Innentemperatur des von den Knochen befreiten Fleisches etwa 55° C erreichte. Eine Probe des mit Dampf behandelten Produktes wurde nach dem in Beispiel 1 beschriebenen Verfahren einer Polyacrylamid-Gel-Elektrophorese unterworfen, und die visuelle Beobachtung des Elektrophoresemusters des gekochten, von Knochen befreiten Fleisches ergab das fast völlige Fehlen ausgeprägter Elektrophoresebanden im Bereich einer relativen Mobilität zwischen etwa 0,13 und 0,32, ein Zeichen dafür, daß das von Knochen befreite Fleisch gekocht war. Aus einem Teil des von Knochen befreiten Fleisches wurde durch Feinmahlen oder Homogenisieren des gekochten Fleischs in einer Comitrol-Mühle mit einem 180 Messer aufweisenden Mikroschneidkopf eine pumpbare Aufschlämmung hergestellt. Die erhaltene Aufschlämmung hatte eine Viskosität von 300 cPs, gemessen bei einem

Feststoffgehalt von 15% in einem Brookfield-LTV-Viskosimeter. Eine Aufschlämmung aus ungekochtem, mechanisch von Knochen befreitem Geflügelfleisch aus demselben 22,7-kg-Ansatz hatte eine Viskosität von etwa 180OcPs, so daß das Viskositätsverhältnis zwischen der Aufschlämmung aus gekochtem Geflügelfleisch und der Aufschlämmung aus ungekochtem Geflügelfleisch 1 :6 betrug. Die erhaltene Aufschlämmung wurde auf einen pH-Wert von 4,5 und einen Feststoffgehalt von 34 Gew.-% eingestellt Die homogenisierte Aufschlämmung wurde sodann durch einen Wärmeaustauscher gepumpt, der aus einem 18,3 m langen Rohr aus rostbeständigem Stahl von 9,5 mm Außendurchmesser bestand, das in einem Rohr von 152 mm Durchmesser untergebracht war. Der Wärmeaustauscher wurde auf einer Temperatur im Bereich von 161 bis 164°C gehalten. Aus der Aufschlämmung wurden lange, sehr feine und zarte Proteinfäden erhalten, die eine sehr helle Farbe und einen delikaten, huhnartigen Geschmack hatten. Eine Analyse der erhaltenen Fäden ergab einen Feuchtigkeitsgehalt von 64,8%, einen Fettgehalt von 11,6% und einen Proteingehalt von 16,6 Gew.-%.

Beispiel 4

22,7 kg mechanisch von Knochen befreites Truthahnfleisch wurden in einer mit einer Folie bedeckten Rostpfanne '/2 bis 1 '/2 Stunden mit Dampf behandelt, bis eine Innentemperatur von 55° C erreicht war. Eine Probe des mit Dampf behandelten Truthahnfleischs wurde nach dem in Beispiel 1 beschriebenen Verfahren einer Polyacrylamid-Gel-Elektrophorese unterworfen. Die visuelle Beobachtung des Elektrophoresemusters des mit Dampf behandelten Truthahnfleischs ergab das fast völlige Fehlen ausgeprägter Elektrophoresebanden im Bereich einer relativen Mobilität zwischen etwa 0,13 und 0,32, ein Zeichen dafür, daß das Truthahnfleisch gekocht war. Aus einem Teil des Truthahnfleischs wurde sodann durch Feinmahlen oder Homogenisieren des gekochten Truthahnfleischs in einer Comitrol-Mühle mit einem 180 Messer aufweisenden Mikroschneidkopf eine pumpbare Aufschlämmung hergestellt. Die erhaltene Aufschlämmung hatte eine Viskosität von etwa 800 cPs, gemessen bei einem Feststoffgehalt von 15% in einem Brookfield-LTV-Viskosimeter. Eine Aufschlämmung aus ungekochtem, von Knochen befreitem Truthahnfleisch derselben Materialportion hatte eine Viskosität von 4800 cPs, so daß das Viskositätsverhältnis zwischen der Aufschlämmung aus gekochtem Truthahnfleisch und der Aufschlämmung aus ungekochtem Truthahnfleisch mindestens etwa 1 :6 betrug. Die erhaltene Aufschlämmung wurde auf einen pH-Wert von 4,5 und einen Feststoffgehalt von etwa 31 Gew.-% eingestellt Die Aufschlämmung wurde dann durch einen Wärmeaustauscher gepumpt, der aus einem 183 m langen Rohr aus rostbeständigem Stahl von 9,5 mm Außendurchmesser bestand, das in einem Rohr von 152 mm Durchmesser untergebracht war. Der Wärmeaustauscher wurde auf eine Temperatur im Bereich von 161 bis 164°C gehalten. Es wurden sehr feine und zarte Proteinfäden erhalten, die eine sehr helle Farbe sowie ein gutes Aroma und einen guten Geschmack hatten. Eine Analyse der aus der Aufschlämmung von gekochtem Truthahnfleisch erhaltenen Proteinfäden ergab einen Feuchtigkeitsgehalt von 67,0 Gew.-%, einen Fettgehalt von 12,9 Gew.-% und einen ^v Proteingehalt von 19,7 Gew.-%.

Beispiel 5

Ganzer gefrorener Thunfisch wurde in etwa 6 cm dicke Stücke zersägt und bei Raumtemperatur aufgetaut Die aufgetauten Tbunfischstücke wurden sodann mit Dampf behandelt, bis die Innentemperatur der Fischstücke etwa 55° C erreichte.

Mit einer Probe des dampfbehandelten Produktes wurde nach dem in Beispiel 1 beschriebenen Verfahren eine Polyacrylamid-Gel-Elektrophorese ausgeführt Die visuelle Beobachtung des Elektrophoresemusters des dampfbehandelten Fisches ergab ein fast völliges Fehlen ausgeprägter Elektrophoresebanden im Bereich einer relativen Mobilität zwischen etwa 0,13 und 0,32, ein Zeichen dafür, daß die Thunfischstücke »gekocht« waren. Teilmengen des »gekochten« Thunfischs wurden sodann zur Herstellung langer Proteinfäden verwendet, um den Einfluß des pH-Wertes und des Feststoffgehaltes der Aufschlämmung sowie der Temperatur auf die Bildung der Proteinfäden aus dem gekochten Fleischmaterial zu veranschaulichen.

Zur Beurteilung des pH-Wert-Einflusses der pumpba-• ren Aufschlämmung aus »gekochtem« Fleisch auf die Bildung langer Proteinfaden wurden 11 Proben der pumpbaren Aufschlämmung aus »gekochtem« Thunfisch hergestellt, wobei der Feststoffgehalt einer jeden

Tabelle 1

Aufschlämmung in einem Bereich zwischen 38 und 27% gehalten wurde. Die einzelnen pumpbaren Aufschlämmungen wurden durch Feinmahlen oder Homogenisieren des »gekochten« Thunfischs in einer Comitrol-Müh-Ie mit einem 180 Messer aufweisenden Mikroschneidkopf hergestellt Die erhaltenen Aufschlämmungen hatten jeweils eine Viskosität von etwa 20OcPs, gemessen bei einem Feststoffgehalt von 1.5% in einem Brookfield-LTV-Viskosimeter. Eine Aufschlämmung

ίο aus »ungekochtem« Thunfisch von identischer Zusammensetzung hatte eine Viskosität von etwa 150OcPs, so daß das Viskositätsverhältnis zwischen der Aufschlämmung aus gekochtem Thunfisch und der Aufschlämmung aus ungekochtem Thunfisch etwa 1 :8 betrug. Die homogenisierten Aufschlämmungen wurden dann auf den in Tabelle 1 angegebenen pH-Wert eingestellt und einzeln durch einen Wärmeaustauscher gepumpt, der aus einem 183 m langen Rohr aus rostbeständigem Stahl von 9,5 mm Außendurchmesser bestand, das in einem Rohr von 152 mm Durchmesser untergebracht war. Der Wärmeaustauscher wurde auf einer Temperatur im Bereich zwischen 160 und 163°C gehalten. Die Eigenschaften der aus den 11 Aufschlämmungen mit verschiedenen pH-Werten hergestellten langen Fasern wurden untersucht, wobei folgende Ergebnisse erhalten wurden:

Einfluß des pH-Wertes auf die Bildung von Proteinfaden aus einem gekochten Fleisch-Ausgangsmaterial

Probe Nr.

pH-Wert
(Aufschlämmung)

% Feststoffe
(Aufschlämmung)

Bemerkungen

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10

2,1
2,9
3,6
4,6
4,8
5,5
6,3
8,5
10,1
10,5

11,1

26%
21%
23%
22%
23%
25%
27%
26%
26%
18%

21%

Keine Faserbildung, nur gelierte Masse

Faserbildung, aber dann Gelieren zu einer zähen Masse

Bildung guter Fasern

Gute Fasern, sehr lang

Fasern, die aber zu einer zähen Masse gelierten

(Geruch nach Ammoniak)

Keise Faserbildung, nur gelierte Masse

Aus den vorstehend beschriebenen Versuchen geht hervor, daß sich aus Aufschlämmungen von gekochtem Fleisch mit einem pH-Wert in einem Bereich von 3 bis 10 zufriedenstellende Proteinfaden herstellen lassen, während bei einem höheren pH-Wert das Protein sich zu zersetzen begann, wie die Entwicklung von Ammoniak zeigt Bei einem pH-Wert unterhalb dieses Bereichs gelierte die Aufschlämmung und ließ sich nicht nur schwer pumpen, sondern bildete unter den Verarbeitungsbedingungen auch keine Proteinfaden.

Zur Untersuchung des Einflusses der Temperatur auf die Bildung von Proteinfäden aus gekochtem Fleischmaterial wurden aus dem oben beschriebenen »gekochten« Thunfisch vier verschiedene Aufschlämmungen hergestellt Jede der Aufschlämmungen hatte einen Feststoffgehalt von 25 Gew.-% und wurde in der schon genannten Comitrol-Mühle zu einer pumpbaren Aufschlämmung verarbeitet, die eine Viskosität in der Größenordnung von 20OcPs, gemessen bei einem Feststoffgehalt von 15 Gew.-%, hatte. Eine Aufschlämmung von nahezu identischer Zusammensetzung aus ungekochtem Fleisch hatte eine Viskosität in der Größenordnung von 150OcPs, so daß das Viskositätsverhältnis zwischen der Aufschlämmung aus gekochtem Fleisch und der Aufschlämmung aus ungekochtem Fleisch etwa 1 :8 betrug. Die Aufschlämmungen wurden jeweils auf einen pH-Wert von 5,0 eingestellt und dann durch einen Wärmetauscher gepumpt der aus einem 18,3 m langen Rohr aus rostbeständigem Stahl von 9,5 mm Außendurchmesser bestand, das in einem Rohr von 152 mm Durchmesser untergebracht war. Zur Untersuchung des Temperatureinflusses auf die Bildung der Proteinfäden wurden die Austrittstemperaturen der Aufschlämmungen verändert Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 wiedergegeben.

030 249/231

i7 18

Tabelle 2

Einfluß der Temperatur der Wärmeaustauschzone auf die Bildung von Proteinfiiden aus gekochtem Fleischmaterial

Probe Nr.	% Feststoffe	pH-Wert	Temperatur	Bemerkungen
	(Aufschlämmung)	(Aufschlämmung)	⁰C
1	24	5,0-5,1	116-118	Keine Faserbildung
2	24	5,0-5,1	129-132	Sehr kurze Fasern, schlechte Faser
				bildung
3	24	5,0-5,1	147-149	Fasern von kurzer und mittlerer Länge
4	24	5,0-5,1	166-168	Ausgezeichnete Fasern, sehr lang

Die Ergebnisse zeigen, daß zwar schon bei 129° C eine gewisse Faserbildung stattfand, doch waren die Fasern von mehliger Beschaffenheit und so kurz, daß sie fast schon mikroskopisch klein waren. Beim Erreichen von 138°C waren die Fasern immer noch sehr kurz, aber doch schon makroskopisch groß und mit unbewaffnetem Auge sichtbar. Beim Erreichen einer Temperatur von 149°C hatten die aus dem Wärmeaustauscher austretenden Fasern eine deutliche Längenabmessung, waren aber immer noch kurzer als bei höherer Temperatur hergestellte Fasern. Bei Temperaturen oberhalb 157°C hatten die Fasern eine ausgezeichnete Qualität und bestanden aus langen, elastischen Proteinfäden von erwünschter physikalischer Beschaffenheit und Textur. Aus dem vorstehend beschriebenen Versuch ergibt sich daher, daß zur Herstellung von Proteinfäden aus einer Aufschlämmung von »gekochtem« Fleisch im allgemeinen höhere Temperaturen als bei der Herstellung von Proteinfäden aus einer Aufschlämmung von »ungekochtem« Proteinmaterial, wie in den US-Patenschriften 36 62 671, 36 62 672, 38 21453 und der US-Reissue-Patentschrift 28 091 beschrieben, wo schon Temperaturen von 116" C

Tabelle 3

wirksam sind, erforderlich sind.

Zur Untersuchung des Einflusses des Feststoffgehalts der Aufschlämmung auf die Bildung von Proteinfäden aus gekochtem Fleischmaterial wurden aus dem »gekochten« Thunfisch in der oben beschriebenen Weise verschiedene Aufschlämmungen hergestellt Alle Aufschlämmungen wurden zur Herstellung pumpbarer Aufschlämmungen durch die oben bezeichnete Comitrol-Mühle gegeben und bis auf eine Ausnahme auf einen pH-Wert von 4,4 eingestellt; die ausgenommene Aufschlämmung wurde auf einen pH-Wert von 7,6 eingestellt Ferner wurden die Aufschlämmungen auf verschiedene Feststoffgehalte zwischen 9 und 32 Gew.-% eingestellt. Jede Aufschlämmung wurde durch einen Wärmeaustauscher gepumpt, der aus einem 183 m langen Rohr aus rostbeständigem Stahl von 9,5 mm Durchmesser bestand, das in einem Rohr von 152 mm Durchmesser untergebracht war. Die Austrittstemperatur der Aufschlämmungen wurde auf 165⁰C gehalten. Der Einfluß des Feststoffgehalts der Aufschlämmungen auf die Bildung von Proteinfäden geht aus den in Tabelle 3 wiedergegebenen Versuchsergebnissen hervor.

Einfluß des Gehalts der Aufschlämmung an proteinhaltigen Feststoffen auf die Bildung von Proteinfäden aus gekochtem Fleischmaterial

Probe Nr.	% Feststoffe	pH-Wert	Temperatur	Bemerkungen
	(Aufschlämmung)	(Aufschlämmung)	C
1	32			Die Aufschlämmung konnte wegen
				Überschreitung der Leistungsfähigkeit
				der Pumpe nicht durch den Wärme
				austauscher gepumpt werden
2	27	7,6	165	Gute, lange Fäden
1	20	4,4	165	Gute, lange Fäden
4	17	4,4	165	Gute Fäden, aber von kürzerer Länge
5	14	4,4	165	Gute Fäden, aber von kurzer Länge
6	12	4,4	165	Sehr kurze Fäden
	10	4,4	165	Mikroskopisch kleine Fäden
8	9	4,4	165	Keine Fadenbildung

Aus vorstehenden Versuchsergebnissen ist ersieht- den gebildet werden, während bei einem Feststoffgehalt lieh, daß in dem angegebenen Feststoffbereich von im unterhalb dieses Bereichs Fäden aus gekochtem allgemeinen 10 bis 30 Gew.-% annehmbare Proteinfä- 65 Fleischmaterial nicht hergestellt werden können.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von Proteinfäden aus einer proteinhaltigen Aufschlämmung mit einem pH-Wert von 3 bis 10 und einem Feststoffgehalt von mindestens 10 Gew.-°/o, bei dem die Aufschlämmung unter Druck durch eine Wärmeaustauschzone gepumpt und auf eine Temperatur von mindestens 138°C erwärmt wird, so daß sich Fäden von den übrigen Bestandteilen abscheiden, anschließend die erhitzte Aufschlämmung kontinuierlich aus der Wärmeaustauschzone durch eine Düse entfernt wird und die Fäden sowie die übrigen Bestandteile der Aufschlämmung in eine Sammelzone entleert und die Fäden abgetrennt und gesammelt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die proteinhaltige Aufschlämmung aus einer wäßrigen Aufschlämmung von gekochtem Fleich-Ausgangsmaterial besteht, das soweit zerkleinert worden ist, daß es eine pumpbare Aufschlämmung mit einem bei einem Feststoff gehalt von 15 Gew.-% gemessenen Viskositätsverhältnis gegenüber einer Aufschlämmung aus ungekochtem Fleisch von im wesentlichen identischer Zusammensetzung von mindestens 1 :2 bildet.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufschlämmung auf einen pH-Wert zwischen etwa 7 und 9 eingestellt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 Oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufschlämmung auf einen pH-Wert zwischen etwa 3 und 6 eingestellt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Aufschlämmung mit einem Feststoffgehalt zwischen etwa 20 und 25 Gew.-% verwendet wird.