DE2741406A1

DE2741406A1 - Verfahren zur herstellung eines strukturierten proteinkonzentrats

Info

Publication number: DE2741406A1
Application number: DE19772741406
Authority: DE
Inventors: Anthony H Chen; Richard E Mcdonald; Michael Shemer
Original assignee: Miles Laboratories Inc
Current assignee: Bayer Corp
Priority date: 1976-10-22
Filing date: 1977-09-14
Publication date: 1978-04-27
Also published as: NL7709148A; AU502992B2; FR2368226B2; US4230738A; FR2368226A2; DE2741406C3; NL169952C; BE859999R; AU2661077A; GB1554480A; ES460995A2; DE2741406B2; JPS5352652A; IT1126756B; JPS551782B2; NL169952B; ZA774181B

Description

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Patentanmeldung

Anmelder: MILES LABORATORIES, INC.
Elkhart, Indiana 46514
U. S. A.

Titel: Verfahren zur Herstellung eines strukturierten Proteinkonzentrats
(Zusatz zu Hauptpatent 2 641 333)

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Anmelder: MILES LAB.

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chreibung

Gegenstand des Hauptpatents ist das Verfahren zur Herstellung eines strukturierten Proteinkonzentrats mit weitgehend fleischähnlichem Gefiige und mildem neutralen Geschmack und Geruch aus Proteinextrudaten mit einem Gehalt an wasserlöslichen Bestandteilen durch Extraktion der wasserlöslichen Bestandteile mit Hilfe eines wäßrigen Lösungsmittels, wobei man ein Proteinextrudat mit einer Dichte von etwa 85 bis 150 g/l auf Trockengewichtsbasis verwendet und die Extraktion bei einem pH-Wert von etwa 5,5 bis 6,0 durchführt. Es hat sich nun gezeigt, daß ebenfalls ausgezeichnete Ergebnisse erhalten werden, wenn man bei einem pH-Wert zwischen ungefähr 4,4 und 6,0 bzw. 5,9 arbeite* Wenn die wäßrige Extraktion bei einem pH-Wert zwischen ungefähr 5,0 und 6,0 durchgeführt wird, besitzt das texturierte bzw. strukturierte Proteinkonzentrat eine Struktur, die derjenigen von zartem mageren Rindfleisch, Schweinefleisch, Geflügelfleisch oder Schalentic5^e7ähnlich ist. Bei einem Extraktiοns-pH-Wert zwischen ungefähr 4,4 und 5,0 besitzt das texturierte Proteinkonzentrat eine Struktur, die derjenigen von Fisch ähnlich ist_o

Während der letzten Jahre haben Lebensmittelchemiker viel Zeit der Entwicklung von Verfahren zur Herstellung von annehmbaren fleischartigen Produkten wie Rindfleisch, Schweinefleisch-, Geflügel-, Pisch-und Schalen^ler/analogen und Streckmitteln aus einer großen Vielzahl von sekundären pflanzlichen und tierischen Quellen gewidmet. Um annehmbar zu sein, muß

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ein Nahrungsmittel sowohl mild sein als auch eine fleischartige Struktur besitzen. Ein derartiges Verfahren besteht darin, daß man ein feuchtes Proteinmaterial in Form einer plastischen Masse unter erhöhter Temperatur und Druck durch eine Öffnung in einen Bereich niederen Druckes extrudiert unter Bildung eines expandierten porösen proteinhaltigen Produktes. Dieses allgemeine Verfahren ist z.B. angegeben in den US-PS 3 102 031, 3 480 442, 3 488 und 3 812 267. So erhaltene Proteinextrudate sind gekennzeichnet durch ihre zähe,elastische,expandierte,offenzellige, bandartige Struktur, die aus ineinanderübergehendenbzw. miteinander verbundenenPoren und Kanälen verschiedener Größe und Dicke besteht und die eine scheinbare Dichte bzw. Dichte der Masse von ungefähr 220 bis 1 500 g/l, bezogen auf das Gewicht bei einem Trocknungsgrad von weniger als 10 % Feuchtigkeit", wenn diese Proteinextrudate in entsprechender Weise hydratisiert sind, z.B. in siedendem Wasser, absorbieren sie ein Vielfaches ihres Trockengewichtes an Flüssigkeit und entwickeln eine kaubare Textur, die gekochtem, mageren Fleisch ähnlich ist. Derartige hydratisierte Produkte wurden verbreitet als teilweiserErsatz für Fleisch in Nahrungsmitteln wie Chilifleisch, Gulasch, Eintopf und ähnlichem angewandt.

Obwohl diese Extrusionsprodukte einen deutlichen Fortschritt bedeuteten, besitzen sie verschiedene inhärente Eigenschaften wie eine ungleichmäßige Struktur und ungünstige organoleptische Eigenschaften, die ihre allgemeine Anwendung zum vollständigen Ersatz von echtem Fleischproteinen begrenzen, besonders wenn es erwünscht ist, die Textur von natürlichem, mageren Fleisch wie Rindfleisch, Schweinefleisch, Geflügel, Fisch oder Schalentii^e7nachzuahmen.

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So ist es beispielsweise bekannt, daß ein wünschenswertes fleischartiges Gefüge von dem Grad der Proteinexpansion und von der Wassermenge abhängt, die beim Hydratisieren von dem Extrudat absorbiert wird. Proteinextrudate, die übermäßig expandiert sind, d.h. eine Dichte in der Masse

w ©i3 θ ei ti.1 i. c ti
von/weniger als etwa 220g je Liter auf Trockengewichts-

weigen
basis haben,/im allgemeinen nach der Wasseraufnahme ein schwammiges oder doch stark poröses Gefüge auf, das zu weich ist, um wirklichem Fleisch zu ähneln. Umgekehrt ist ein nicht ausreichend expandiertes Produkt zu hart und zu dicht, um als fleischähnlich bezeichnet zu werden. Aufgrund ihres porösen expandierten Gefüges haben die Extrudate die Fähigkeit, große Viassermengen zu absorbieren und ihr Wassergehalt ist daher schwer zu steuern. Ein Proteinextrudat, das zu viel Wasser enthält, ist normalerweise zu schwammig bzw. blasig und

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wenn es zu wenig Wasser enthält, ist es normalerweise zu zäh, um Fleisch zu ähneln. Leider ist es jedoch schwierig, den Feuchtigkeitsgehalt der hydratisieren Extrudate zu steuern und die resultierenden Produkte sind hinsichtlich ihres fleischartigen Gefüges nicht recht befriedigend.

Außer den erwähnten Gefügefehlern enthalten die aus eiweißhaltigen Rohstoffen erzeugten Extrudate unweigerlich eine größere Menge an wasserlöslichen Bestandteilen, wie Kohlehydraten, Salzen und Geschmacks- und Geruchsstoffen, die bei gekochten Fleischprodukten normalerweise nicht vorhanden sind. Man kann zwar diese störenden Begleitstoffe dadurch entfernen, daß man die eiweißhaltigen Ausgangsstoffe vor ihrer Verarbeitung zu Proteinextrudaten weitgehend vorreinigt,jedoch erfordert diese Vorbehandlung einen größeren Aufwand an Kosten und Zeit und es gehen wertvolle Proteine verloren.

Einige dieser Geschmacksprobleme können vermieden werden durch die Wasserextraktionsverfahren, die in den US-PS 5 142 571 und 3 8?0 805 beschrieben sind und darauf beruhen, daß das Protein nach einer Kochstufe, z.B. durch Kochen unter Druck oder durch Extrusion, denaturiert wird und dann verhältnismäßig wasserunlöslich ist. Die erwähnten störenden wasserlöslichen Stoffe, die innerhalb der ineinandergreifenden Poren des Extrudates eingeschlossen sind, können auf diese Weise ohne ernsthaften Verlust an Protein durch Wasserextraktion entfernt werden. Durch den Entzug der wasserlöslichen Anteile kann man den relativen Proteingehalt der Extrudate auf mindestens 70 %i berechnet auf das Trockengewicht, erhöhen, so daß man es als strukturiertes Proteinkonzentrat einordnen kann. Allerdings war es bisher aufgrund der relativ dichten Beschaffenheit, welche die porösen Proteinextrudate beim Entwickeln eines fleisch artigen

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Gefüges angenommen hatten, nicht möglich, sämtliche unerwünschten wasserlöslichen Bestandteile zu entfernen, so daß man Produkte erhielt, die weder im Geschmack noch im Gefüge wirklich befriedigten. Außerdem läßt sich der Wassergehalt dieser hydratisierten, mit V/asser extrahierten Proteinextrudate nur schwierig und unter hohem Kosten- und Zeitaufwand steuern und sie sind daher entweder zu zäh oder zu weich, um echtem Fleisch wirklich zu entsprechen.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein wirksames und unter geringen Kosten durchführbares Verfahren bereitzustellen, mit dem man ein texturiertes Proteinprodukt erhält, das die Nachteile der nach den bekannten Verfahren hergestellten Produkte nicht aufweist.

Gegenstand der Erfindung ist daher ein Verfahren zur Herstellung von strukturierten Proteinkonzentraten, die ein verbessertes, fleischartiges Gefüge und einen milden, nicht reizenden Geschmack aufweisen. Grundsätzlich besteht das Verfahren darin, daß man die wasserlöslichen Bestandteile aus dem betreffenden Proteinextrudat mit einem wäßrigen Lösungsmittel extrahiert und diese grundsätzliche Arbeitsweise wird erfindungsgemäß dadurch verbessert, daß man ein Proteinextrudat verwendet, das eine Dichte von etwa 85 bis 150 g/l auf Trockengewichtsbasis aufweist und daß man die Extraktion bei einem pH-Wert zwischen etwa 4,4 und 6,0 (bzw. 4,4 bis 5,9) vornimmt,

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Texturen bzw. Gefüge, die an zartes, weiches Rindfleisch Schweinefleisch, Geflügelfleisch oder Schalentiere erinnern, können vorzugsweise erhalten werden durch Extraktion der Extrudate hei einem pH-Wert zwischen ungefähr 5,0 und 6,0 bzw. 5,9. Texturen, die an Fisch erinnern, können vorzugsweise erhalten werden durch Extraktion der Extrudate bei einem pH-Wert zwischen ungefähr 4,4 und 5,0.

Die erfindungsgemäß zu verwendenden Proteinextrudate können in Form von Stücken oder Brocken vorliegen, die, allgemein gesprochen, alsvollstäft¹^ expandierte Produkte angesehen werden können, deren scheinbare Dichte nach dem Trocknen auf weniger als 8 % Feuchtigkeitsgehalt zwischen etwa 85 und 1ßO g/l, vorzugsweise zwischen etwa 90 und 115 g/l,

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berechnet auf das Trockengewicht, liegt. Bei einer Dichte von wesentlich mehr als 15O g/1 sind die hydratisierten, mit V/asser extrahierten Proteinextrudate an und für sich zu dicht und die wasserlöslichen Bestandteile können nicht wirksam entfernt werden. Bei Dichten von weniger als 85 g/l weisen die Extrudate, wenn überhaupt, ein ungenügendes fleischähnliches Gefüge auf.

Für das erfindungsgemäße Verfahren verwendbare Proteinextrudate können hergestellt v/erden aus proteinhaltigen Rohstoffen, die in der Trockenmasse etwa 35 bis 80 Gew.-% Protein und etwa 15 bis 50 Gew.-% andere, wasserlösliche Bestandteile, wie Kohlehydrate, Salze und Geschmacks- und Geruchskomponenten enthalten. Solche proteinhaltigen Stoffe können sowohl pflanzlicher wie tierischer Herkunft sein und z.B. aus Ölsamen, Mikroben- und Hefefermenten, Getreide u.dgl. oder entsprechenden Gemischen stammen. Mit Lösungsmitteln extrahierte Pflanzensamen, wie zerkleinerte und mit Hexan entfettete Sojabohnen sind besonders geeignet.

Aus dem eiweißhaltigen Material stellt man durch Zugabe von etwa 9 bis 18, vorzugsweise etwa 11 bis 16 % Wasser, ein feuchtes, eiweißhaltiges Gemisch her. Das feuchte Gemisch wird dann mit einer Durchsatzrate von etwa 90 bis 180, vorzugsweise 113 bis 159 kg/h,einem durch einen 50 PS-Motor angetriebenen Kocher-Extruder zugeführt, worin es erhöhter Temperatur und Druck ausgesetzt wird und aus dem es über eine Düse in eine Umgebung ausgepreßt wird, in welcher im wesentlichen Normaltemperatur und Atmosphärendruck herrscht. Die Temperatur im Extruder schwankt gewöhnlich an der Düse zwischen etwa 100 und 165°C und liegt dort vorzugsweise bei etwa 115 bis 140⁰C. Der angewandte Druck liegt im Gebiet von ca.7 bis 21,1

kg/cm . Beim Austreten des Extrudates nur, der Extruder-

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düse in die Umgebung- mit niedrigerem Druck verflüchtigt sich das darin enthaltene Wasser schnell,

so daß das Extrudat sich im Querschnitt um 20 bis JOO % ausdehnt und teilweise entwässert wird. Der extrudierte Strang wird dann mit Hilfe eines unmittelbar an der Düse angeordneten rotierenden Messers in Stücke von etwa 2,5 bis 6,4 cm Länge zerschnitten.

Um aus den wie oben erzeugten Stücken von Proteinextrudat den Hauptanteil an wasserlöslichen Bestandteilen zu entfernen, werden sie erfindungsgemäß mit einem wäßrigen Lösungsmittel behandelt, dessen pH-Wert zwischen etwa 4,4 und 6,0, liegt. Bei diesen

pH-Werten führt die Behandlung des Proteinextrudates mit einem wäßrigen Lösungsmittel dazu, daß es nach der Extraktion etwa 85 bis 87 % Feuchtigkeit und mindestens etwa 70 Gew.-% Protein in der Trockenmasse aufweist, so daß man ein strukturiertes Proteinkonzentrat mit verbessertem fleischähnlichem Gefüge und mildem Geschmack erhält. Als Proteinkonzentrat wird allgemein ein Proteinprodukt bezeichnet, dessen Proteingehalt mindestens 60 bis 70 Gew.-% auf Trockenbasis beträgt. Bei einem pH-Wert von wesentlich mehr als 6,0 weist das Proteinextrudat ein weiches, breiartiges Gefüge und einen zu großen Feuchtigkeitsgehalt von etwa 88 bis 90 % auf. Bei einem pH-Wert zwischen

ungefähr 5,0 und 6,0, vorzugsweise einem pH-Wert zwischen 5,4 und 5,9, entwickelt das Proteinextrudat eine günstige Struktur, die derjenigen von magerem Rindfleisch, Schweinefleisch, Geflügel oder Schalentieren ähnlich ist. Bei einem pH-Wert zwischen ungefähr 4,4 und 5,0, vorzugsweise bei einem pH-V/ert von ungefähr 4,4 bis 4,8, ergibt das Proteinextrudat eine Struktur, die derjenigen von Fisch ähnlich ist. Liegt der pH-Wert wesentlich unter 4,4, so besitzt das Proteinextrudat eine unerwünscht gummiartige, zähe, kaugummiartige Struktur und fühlt sich Im Mund trocken und holzig an.

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Ια dem wäßrigen Lösungsmittel wird der saure pH-Wert aufrecht erhalten durch Zugabe einer geeigneten Säure, wie Zitronensäure, Salzsäure, Phosphorsäure, Schwefelsäure o.dgl. Auch geeignete saure Puffer oder saure Salze können verwendet werden, soweit sie den Geschmack oder das Gefüge des Proteins nicht ungünstig beeinflussen·

um die besonders störenden wasserlöslichen Bestandteile, wie Kohlehydrate und Geschmacks- und Geruchsstoffe wirksam zu entfernen,

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mud die Temperatur des zur Behandlung der Proteinextrudat stücke verwendeten wäßrigen Lösungsmittels höher sein als etwa 65⁰C; vorzugsweise liegt sie sogar über

Die Extraktion mit dem sauren wäßrigen Lösungsmittel kann chargenweise oder kontinuierlich durchgeführt werden, v/obei die Konzentration und die Kontaktzeit von der gewählten Methode abhängen. So hat sich beispielsweise beim chargenweisen Arbeiten ein Konzentrationsverhältnis von etwa 20 Gew.-Teilen Lösungsaittel je Gew.-Teil Extrudat in der Praxis bewährt. Vorzugsweise wird das Proteinextrudat beim chargenweisen Arbeiten in mindestens zwei Stufen mit frischem wäßrigen Lösungsmittel behandelt, wobei in der einen Stufe auf einen Teil Proteinextrudat-Feststoffe mindestens etwa 8 Teile wäßriges Lösungsmittel, in der zweiten Stufe auf ein Teil Extrudat 15 Teile Lösungsmittel treffen.. Beim kontinuierlichen Arbeiten, z.B. bei der mehrstufigen Extraktion im kontinuierlichen Gegenstromverfahren, kann man das Verhältnis von wäßrigem Lösungsmittel zu Proteinextrudat verringern und man erhält mit einem Gewichtsverhältnis von zumindestens 8:1 immer noch einen guten Extraktionswirkungsgrad.

Unter den obigen Temperatur- und Konzentrationsbedingungen haben sich beim chargenweisen Arbeiten so niedrige Kontaktzeiten, wie 20 min, als erfolgreich erwiesen. Längere Kontaktzeiten können wünschenswert sein, um die Extraktion von besonders störenden wasserlöslichen Bestandteilen zu verbessern. Sowohl beim chargenweisen wie beim kontinuierlichen Arbeiten können die Kontaktzeiten in den einzelnen Stufen dadurch verkürzt werden, daß man die Anzahl der Kontaktstufen erhöht.

Bei den bekannten, relativ dichten Proteinextrudaten, wurde

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stets beobachtet, daß diene mit einem wäßrigen Lösungsmittel von einem pH-Wert von mehr als 6,0 behandelt werden mußten, wenn man Produkte mit einigermaßen annehmbarem Gefüge erhalten wollte. Bei pH-Werten unterhalb 6,0 entwickeln diese Extrudate ein unannehmbar gummiartiges zähes Gefüge und fühlen sich beim Kauen ausgesprochen trocken an. Aber selbst wenn der pH-Wert des Extraktionsmittels 6,0 übersteigt, kann man den Wassergehalt der Produkte nur mit aufwendigen und zeitraubenden Maßnahmen steuern. Wie aus dem Stand der Technik und aus Erfahrungen mit relativ dichten Proteinextrudaten hervorgeht, ist es tatsächlich überraschend, daß man bei Verwendung der erfindungsgemäßen, voll expandierten und relativ leichten Proteinextrudate Produkte erhält, die eine verbesserte fleischähnliche Struktur aufweisen und im Geschmack außerordentlich mild sind. Bringt man die erfindungsgemäßen Proteinextrudate mit einem wäßrigen Lösungsmittel bei einem pH von mehr als 6,0 in Kontakt, so sind die Produkte zu weich und breiartig, um noch als fleischähnlich bezeichnet werden zu können. Im pH-Bereich von etwa 5,0 bis 6,0 zeigen die erfindungsgemäßen Produkte jedoch eine wesentlich verringerte Wasserzurückhaltung und angenehme Struktur, die an Rindfleisch, Schweinefleisch, Geflügel " oder Schalentiere erinnert und sie können auf diese Weise leicht auf einem Feuchtigkeitsgehalt von ungefähr 85 bia 87 Gew.-# gehalten werden, ohne aufwendige Einrichtungen zur Steuerung dea Wassergehalts. Im pH-Bereich von ungefähr 4,4 bis 5 besitzen die erfindungsgemäßen Produkte eine gute Textur, die an Fisch, besonders Thunfisch erinnert und sie können bequem auf einem Feuchtigkeitsgehalt von ungefähr bis 86 Gew.-% gehalten werden, ohne daß aufwendige Vorrichtungen zur Steuerung des Wassergehalts erforderlich sind.

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Infolgedessen lassen sich diese neuartigen Produkte als solche mit den verschiedensten Geruchs- und Geschmackszusätzen, Bindemitteln, Farbstoffen und anderen Zusätzen kombinieren, so daß man in vielen Fällen einen vollwertigen Fleischersatz erhält. Aufgrund der beim normalen Vermischen auf die Produkte ausgeübten Beanspruchungen werden die erfindungsgemäßen strukturieren Proteinkonzentrate schon an sich so weit zerrissen oder zerkleinert, daß man eine Mehrzahl von faserartigen Massen erhält, welche das wünschenswerte, echtem Fleisch entsprechendes Gefüge aufweisen. Solche Produkte eignen sich dann zur Herstellung von Frikadellen oder Hackbraten, Wurst, Pasteten, mageren Lendenschnitten, Hühnchen, mageren Schweinebraten, Thunfisch- und Muscheltiergerichten u. dgl.

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Al·

Die Beispiele dienen zur näheren Erläuterung der Erfindung. Beispiel 1

Das Beispiel zeigt die Gewinnung eines Proteinextrudates aus Sojabohnen und die erfindungsgemäße Herstellung eines strukturierten Proteinkonzentrates hieraus.

Handelsübliches entfettetes Sojabohnenmehl, aus dem das Öl mit Hexan extrahiert worden war und das etwa 50 Gew.-% Protein und etwa 35 Gew.-% wasserlösliche Bestandteile enthielt, wurde mit etwa 16 Gew. -fi Wasser zu einem feuchten proteinhaltigen Gemisch vermischt. Das feuchte Gemisch wurde dann kontinuierlich bei einem Durchsatz von etwa 132 kg entfettetem Sojabohnenmehl je Stunde, durch einen Wenger X-25-Kocher-Extruder geführt,, der mit einem 50 PS-Motor und einer Düse mit Dreifachbohrung ausgerüstet war, bei der jede Bohrung einen Durchmesser von etwa 1 cm hatte und das Verhältnis von Länge zu Durchmesser 4,0 war. In der Nähe des Düsenendes wurde das Material auf etwa 115 C erwärmt und einem Druck von 12,7 bis 17,6 kg/cm ausgesetzt, worauf es in die Normalatmosphäre austrat. Das Extrudat war ein kontinuierlich expandierter Strang von proteinhaltigem Material mit sehr porösem, offenzelligem Gefüge. Das austretende Extrudat wurde durch ein unmittelbar am Düsenende angeordnetes Messer in Stücke von etwa 3,8 cm zerschnitten, die einen Durchmesser von etwa 1,5 bis 1,8 cm und bei einem Feuchtigkeitsgehalt von weniger als 8 Gew.-% eine scheinbare Dichte von etwa 104 bis 123 g/Liter aufwiesen.

6,8 kg der obigen Proteinextrudatstücke wurden in ein großes, oben offenes Gefäß eingebracht und darin mit einem wäßrigen

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Lösungsmittel behandelt, indem man dem Proteinextrudat 54,4 1 Wasser (was einem Gewichtsverhältnis von wäßrigem Lösungsmittel zu Feststoffen von etwa 8:1 entsprach) und 55O ml 10 gew.-%ige: Phosphorsäure zufügte. Der pH-Wert des Gemisches betrug etwa 5i7- Das Gemisch wurde nun

_o ieicl
20 min bei 85 C gerührt, worauf das Wasser vom Extrudat abgezogen wurde. Nach Zugabe von 77,7 1 frischem Wasser zu dem zurückbleibenden rJxtrudat (was einem Gewichtsverhältnis von wäßrigem Lösungsmittel zu Feststoffen von etwa 15 = 1 entspricht) wurde das Gemisch bei einem pH-V/ert von 5,7 (gegebenenfalls erreicht durch Zusatz von weiterer Säure) unter leichtem Rühren 45 min auf 85°C gehalten, worauf das V/asser wiederum abgezogen wurde. Um die Temperatur des Extrudates zu senken, wurden nochmals 77,7 1 kaltes Wasser von 18 Czugegeben, die nach etwa 5 min wieder abgezogen wurden. Man erhielt auf diese Weise ein strukturiertes Proteinprodukt, das etwa 85 bis 86 Gew.-% Feuchtigkeit und etwa 70 %, berechnet auf das Trockengewicht, Protein enthielt. Das Konzentrat entsprach strukturell i m Umfang und Form dem Ausgangsproteinextrudat vor dessen Extraktion mit Wasser, hatte jedoch ein elastisches, faltbares, mehr offenzelliges faseriges Gefüge. Beim Kauen hatte das auf diese Weise erhaltene strukturierte Proteinkonzentrat eine sehr gut kaubare, fleischähnliche Beschaffenheit ähnlich zarten, mageren Stücken von Rindfleisch, Schweinefleisch, Geflügel oder Schalentleren nnfl einen milden Geschmack.

Aus diesem strukturierten Proteinkonzentrat wurde ein z.B. zur Herstellung von Frikadellen geeignetes Pastetengemisch bereitet, indem man die folgenden Bestandteile kombinierte:

1 000 g strukturiertes Proteinkonzentrat,

60 g eiweißhaltiges Bindemittel (z.B. Hühnereiweiß),

180 g Aroma, Gewürz, Fett und Farbstoffe.

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Die Bestandteile wurden gut vermischt, in entsprechende Form gebracht und bei etwa 176⁰C gebraten. Beim Vergleich mit Frikadellen aus echtem Fleisch erwies es sich, daß die erfindungsgemäßen Produkte im Gefüge einem Hackfleisch natürlicher Herkunft weitgehend entsprachen.

Beispiel 2

Das Beispiel zeigt die Herstellung von Proteinextrudaten verschiedener scheinbarer Dichte und die Auswirkung der Dichte auf den Feuchtigkeitsgehalt, auf die Scherfestigkeit und auf die Eßbarkeit des strukturierten Proteinkonzentrates.

Aus entfettetem Sojabohnen /das etwa 50 Gew.-% nicht denaturiertes Protein, etwa 20 % wasserlösliche Bestandteile und etwa 7 % Feuchtigkeit enthielt, wurden gemäß Beispiel 1 Proteinextrudate verschiedener scheinbarer Dichte hergestellt. Die Herstellungsbedingungen gehen aus folgender Aufstellung hervor.

Probe Nr.	Durch- satz- geschw. in kg/h	Wasser zusatz in %	Preß- temp. in ⁰C	Preß druck in kg/cm	scheinb. Dichte*) in g/l
1	115	15,4	119	11,2	114
2	115	12,4	118	9,14	110
5	141	12,8	140	14,1	96
4	141	12,4	116	15,4	92
5	159	11 ,8	158	19,0	112
6	159	9,1	135	10,5	102

*) scheinbare Dichte (D.i.d. Masse) der Extrudate nach Trocknen auf 8 % Wassergehalt.

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Dann wurden 0,23 kg von jeder der obigen Proben mit 6,8 Liter Wasser, das 15 ml iO%iger Phosphorsäure enthielt, versetzt und 25 min auf 85°C gehalten, worauf das überschüssige Wasser abgegossen wurde. Der pH-Wert des Gemisches betrug etwa 5,8 bis 5,9. Die so behandelten Proben wurden dann mit handelsüblichen Proteinextrudat/verglichen, die vorher auf gleiche V/eise mit dem wäßrigen Lösungsmittel behandelt worden waren. Die Vergleichswerte gehen aus Tabelle I hervor, bei der die Scherfestigkeit auf dem Allo-Kramer-Öchertester gemessen wurde und ein Maß ist für den maximalen Scherwiderstand des Materials bei Einwirkung von Scherkräften.

TABELLE

Probe Wr.	scheinb Dichte in g/l
1	52,0
2	49,9
3	43,5
	41,7
5	51,0
6	46,0
A	112,9
B	121,9
C	167,0

abgezogenes Scher-Wasser in fesbig-Gew.-% keit in kg

Verhalten beim Kauen und Essen

83,8

85,9

85,6'

87,4

84,7

82,8 80,6 76,2

sämtliche Proben 1 bis 6 hatten ausgezeichnete Kaueigenschaften, waren faserig und saftig mit gutem Biß und entsprechender Elastizität; sehr grob, trocken zäh, flockig, trocken zäh, flockig, trocken

Zum Vergleich dienten die folgenden im Handel erhältlichen Produkte:

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Supro 5OA, ein handelsübliches Sojabohnen-Proteinextrudat, Hersteller Purina Co.,

Vita Pro A-6, ein handelsübliches Sojabohnen-Proteinextrudat, Hersteller Lauhoff Co.,

ADM U-IIO, ein handelsübliches Sojabohnen-Proteinextrudat, Hersteller Archer Daniels Midland Co. .

Aus der obigen Tabelle ist klar ersichtlich, daß bei Erhöhung der scheinbaren Dichte auf wesentlich mehr als 200 g/Liter ein Produkt erhalten wird, das ein unerwünschtes Gefüge hat und sich im Mund trocken anfühlt, wozu noch eine erhöhte Scherfestigkeit (also Zähigkeit) und ein niedrigerer Feuchtigkeitsgehalt kommt. Die rechte Spalte der Tabelle wäre noch dahin zu ergänzen, daß die Handelsprodukte beim Kauen einen unerwünschten Geschmack nach Sojabohnen entwickelten. Dagegen, hatten die erfindungsgemäß erhältlichen Produkte insbesondere im Bereich von 90 bis 115 g/Liter scheinbarer Dichte eine ausgezeichnete faserige Beschaffenheit und einen milden Geschmack und Geruch und fühlten sich beim Kauen

saftig und fleischähnlich an.

Beispiel £

Das Beispiel zeigt die Auswirkungen des pH-Wertes während des Kontaktes zwischen dem wäßrigen Lösungsmittel und dem Proteinextrudat auf da
keit der Proteinextrudate.

dem Proteinextrudat auf das "Gefühl im/ und die Zäaig-

11 getrennte Chargen von je 4,5^- kg Proteinextrudat wurden analog Beispiel 1 mit dem Lösungsmittel in Kontakt gebracht. Zu jeder Charge aus Proteinextrudat und wäßrigem Lösungsmittel wurde soviel iO%ige Phosphorsäure zugefügt,

- 18 -

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daß das wäßrige Gemisch einen bestimmten pH-Wert zwischen 3,7 und 6,4 annahm. Nach dem Behandeln mit dem wäßrigen Lösungsmittel ließ^mfⁿdie Proteinextrudate lediglich ____ /worauf ihr Verhalten im Mund und Essen und die Zähigkeit von einem unparteiischen Gremium beurteilt wurde. Die Resultate gehen aus Tabelle II hervor.

TABELLE II

Gefühl im Mund, d.h. Verhalten beim Kauen und Essen

Proben bei pH 3,7 bis 4,2: hart, trocken, rauhe Oberfläche, sehr trocken und astringierend, stark zusammenhängend, beim Kauen fester werdend, sehr zäh und gummiartig, sehr hoher Beißwiderstand·

Proben bei pH 4,4 bis 4,8: trockene, rauhe Oberfläche, trockenes Gefühl im Mund, zusammenhängend, werden beim Kauen fester, hoher Beißwiderstand, zäh.

Leicht rauhe Oberfläche,

c- ₀ r Q trockenes Gefühl im Mund,

^' * zusammenhängend, werden beim

Kauen fester, zäh, schwammartig, guter Beißwiderstand·

Leicht rauhe Oberfläche,

c- ρ cn trockenes Gefühl im Mund,

' ' zusammenhängend, werden beim

Kauen fester, leicht zäh, körnig, guter Beißwiderstand·

Leicht rauhe Oberfläche,

c_A ^_n leicht saftig, guter Zusammen-

⁵'⁴ ^*⁰ halt, guter Beißwiderstand,

faserig.

Sehr gering rauhe Oberfläche,

C₇ 2 5 saftig, guter Zusammenhalt,

' ' zart, fest beim Kauen, guter

Beißwiderstand, faserig.

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pH-Wert des wäßrigen Gemisches	Zähigkeits werte *)
3,7	9,0
4,0	8,5
4,2	8,5
4,4	6,5
4,6	6,5
4,8	6,0

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pH-Wert des Zähigkeits- Gefühl im Mund, d.h. wäßrigen Gemisches werte Verhalten beim Kauen

und Essen

5,9 2,0

Glatte Oberfläche, saftig, leichter Zusammenhalt,
schwammartig, guter Beißwiderstand, faserig.

6,1 0,5 Proben bei pH 6,1 und 6,3:

c-z QC glatte schlüpfrige Ober-

' ' fläche, blasig, kein Zusammen

halt, sehr weich, sehr geringer Beißwiderstand.

* Zähigkeitswerte wurden durch das unparteiische Gremium folgendermaßen bestimmt:

Die einzelnen Personen wurden aufgefordert, die Proben nach zunehmender Zähigkeit zu ordnen. Das wurde durchgeführt, indem der Probe mit der größten Zähigkeit die Nummer 9 und derjenigen mit der geringsten Zähigkeit und keinem Beißwiderstand die Nummer O gegeben wurde. Ziffern zwischen O und 9 wurden entsprechend der relativen Zähigkeit erteilt.

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Aus den ia der obigen Tabelle angegebenen Vierten gebt bervor, daß das erfinduηgsgemäße hydratisierte Proteinextrudat bei einem pH-Wert oberhalb von etwa 6,0, ZähigkeitsweriB ergibt, die deutlich herabgesetzt sind und die nicht linear in Beziehung auf die pH-Änderung drastisch abfallen. Oberhalb eines pH-Wertes von ungefähr 6,0 war das Gefüge der Proteinextrudate zu weich und schwammig, um an Fleisch zu erinnern« Bei einem pH-Wert wesentlich unter 4,4 waren die Proteinextrudate zu trocken und zu zäh und gummiartig, um an Fleisch zu erinnern· Innerhalb des pH-Bereiches von ungefähr 4,4 bis 6,0 führten die Produkte zu dem erwünschten Gefühl im Mund und besaßen eine Textur, die derjenigen von echtem Fleisch sehr ähnlich war. Das günstigste Gleichgewicht zwischen dem Gefühl im Mund und der Zähigkeit entsprechend einer Textur, die derjenigen von Rindfleisch, Schweinefleisch, Geflügel oder Schalentieren ähnlich war, wurde bei einem pH-Wert von ungefähr 5_f4 bis 5,9 beobachtet. Bas günstigste Gleichgewicht zwischen dem Gefühl und der Zähigkeit für eine Textur, die derjenigen von Fisch ähnlich war, wurde bei einem pH-Wert von ungefähr 4,4 bis 4,8 beobachtet.

Ein Thunfischanaloges wurde aus dem oben angegebenen texturierten Proteinkonzentrat erhalten, das bei pH 4»4 bis 4,8 extrahiert worden war, durch Kombination der folgenden Bestandteile:

1 700 g texturiertes Proteinkonzentrat und 250 g Aromastoffe, Gewürze und Fett.

Die Bestandteile wurden gut vermischt, in eine Dose gefüllt und 60 min bei 85⁰C pasteurisiert. Diese Produkte wurden dann mit Thunfisch in Dosen verglichen. Die erfindungsgemäßen Produkte besaßen eine Textur, die natürlichem Thunfisch in Dosen sehr ähnlich war.

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er

Beispiel

Das Beispiel zeigt die Auswirkung der Temperatur auf die Extraktion von besonders störenden wasserlöslichen Bestandteilen, wie Geruchs- und Geschmackskomponenten₇aus dem Proteinextrudat.

Drei getrennt bereitete Chargen Proteinextrudat wurden wie oben mit dem wäßrigen Lösungsmittel in Kontakt gob;·;:·:!. worauf die einzelnen Chargen bei verschiedenen Temperaturen von 20 bis 85°C extrahiert wurden. Die Resultate gehen aus Tabelle III hervor.

TABELLE III

Temp. Geschmacksentwicklung

20 C strenger Sojabohnengeschmack

65 C milder Sojabohnengeschmack

85 C neutral, kein Beigeschmack

Wie aus der Tabelle hervorgeht, benötigt man eine Temperatur von mehr als 65 C, um ein akzeptablen Produkt herzustellen. Eine optimale Extraktion erreicht man bei Temperaturen von mindestens etwa 85 C·

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Beispiel 5_

Das Beispiel zeigt die Extraktion von wasserlöslichen Bestandteilen aus dem Proteinextrudat im Gegenstromverfahren.

Vier gemäß Beispiel 1 bereitete Sojabohnen-Proteinextrudate wurden einer simulierten Extraktion im Gegenstrom unterworfen, wobei das Verhältnis von wäßrigem Lösungsmittel zu Feststoffen 10:1 betrug. Die einzelnen Chargen wurden jeweils viermal je 20 min bei 85°C mit einem wäßrigen Lösungsmittel in Kontakt gehalten, dessen pH-Wert etwa 5,6 bis 5,7 betrug. Um eine Gegenstromextraktion zu simulieren, wurde jeweils für den folgenden Extraktionsansatz die Extraktionsflüssigkeit aus dem vorhergehenden Ansatz verwendet, bis jeder Ansatz viermal mit der Flüssigkeit in Kontakt gekommen war. Bei der letzten Kontaktstufe für jede Charge wurde Frischwasser v-erwendet,

en /
das auf ein φΗ von 5,6 bis 5,7 eingestellt worden war.

Eine echte Gegenstromextraktion wurde in der letzten Charge, die mit dem Lösungsmittel in Berührung kam, erreicht.

Die nach der letzten Extraktion übrig gebliebenen Proteinextrudatstücke waren im Gesphmack neutral und enthielten

nach dem ADiaureη bei 86 % Feuchtigkeit 70 % Protein, berechnet auf das

Trockengewicht.

Aus dem Beispiel geht klar hervor, daß man mit Hilfe einer Gegenstromextraktion bei einem niedrigem Verhältnis von wäßrigem Lösungsmittel zu Feststoffen dem Proteinextrudat die unerwünschten Geruchs- und Geschmackskomponenten in völlig ausreichendem Umfang entziehen kann.

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Beispiel 6

Dieses Beispiel zeigt einen Vergleich zwischen den erfindungsgemäß hergestellten und bekannten Produkten, die nach dem in der US-PS 3 142 571 und 3 870 805 beschriebenen Verfahren hergestellt worden sind·

Es wurde ein Proteinprodukt im wesentlichen entsprechend der US-PS 3 142 571 folgendermaßen hergestellt: 550 g Sojabohnenmehl (0,23 mm, 65 mesh) wurden 3 min in einem Mischer mit 450 g Wasser vermischt. Der entstehende Teig wurde durch einen Fleischwolf mit einer 6,4 mm (1/4 inch) Platte gepreßt, wobei sich Stränge bildeten. Die entstehenden Stränge wurden auf ein Sieb in einem Autoklaven gelegt. Die Temperatur in dem Autoklaven wurde mit Frischdampf auf 121⁰C erhöht. Diese Temperatur wurde 5 min aufrecht erhalten. Nach dieser Zeit wurde der Druck innerhalb von 1,0 bis 1,5 min abgelassen. Die so gekochten Stränge wurden in einer Schneidevorrichtung für Lebensmittel in kleine Stücke geschnitten. Ungefähr 100 g der gekochten zerschnittenen Stränge wurden in ein Becherglas, enthaltend 900 g Wasser von 82⁰C gegeben. Der Inhalt des Becherglases wurde 15 min lang gelegentlich gerührt und das Wasser abgegossen und durch ein gleiches Volumen frisches Wasser von 82⁰C ersetzt. Wieder wurde der Inhalt des Becherglases 15 min lang gelegentlich gerührt und das Wasser anschließend abgegossen und erneut durch ein gleiches Volumen frisches Wasser von 82⁰C ersetzt. Dieses Wasser wurde mit den gekochten Stücken des Produktes 3 min in Berührung gelassen. Nach dieser

man/ließ Zeit wurde das Wasser abgegossen und/das Produkt ohne zu Pressen abtropfen.

Ein zweites Proteinprodukt wurde im wesentlichen entsprechend der US-PS 3 870 805 mit Hilfe eines Extruders mit einem einzigen Spritzkopf auf folgende Weise hergestellt;

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- ^re4r- 1Α-49 377

a?

90,7 kg (200 pound3) entfettetes Sojamehl mit einer Proteinkonzentration von ungefähr 50 # und 27,2 kg (60 pounds) Wasser wurden in einen Mischer gegeben. 290 g Natriumchlorid, 830 g Natriumhydroxid und 830 g Calciumchlorid wurden in 3,8 1(1 gallon) Wasser gelöst und ebenfalls in den Mischer gegeben. Der Inhalt wurde auf 49⁰C (12O⁰F) erhitzt und 20 min vermischt. Das entstehende Gemisch wurde dann in einen Extruder ("Wenger X-25 Modell") gegeben. Der Erhitzungsteil des Extruders war folgendermaßen ausgebildet: Es wurde ein Spritzkopf angewandt mit sechs kreisförmigen Öffnungen von 11,11 mm (7/16 inch) Durchmesser, die sich am äußeren Rand des Spritzkopfes befanden und jeweils ein Verhältnis Länge durchmesser von ungefähr 1 besaßen.

Das Gemisch wurde mit einer Geschwindigkeit von ungefähr 159 kg (300 pounds) pro Stunde eingespeist. Zusätzliches Wasser wurde mit einer Geschwindigkeit von 27,2 kg (60 pounds) pro Stunde zu dem Gemisch zugegeben. Die Verweildauer in dem Kolben des Extruders betrug ungefähr 10 see. Die sich in dem Kolben des Extruders befindende Schraube wurde mit ungefähr 320 UpM bewegt. Die Temperatur und der Druck unmittelbar oberhalb dee Spritzkopfes betrugen 135⁰C bzw. 14 kg/cm (200 psi). Nach Durchgang des Gemisches durch den Spritzkopf wurde das Gemisch in die Atmosphäre geführt.

Das entstehende Extrudat (300 g) wurde in 6 1 Wasser aufgeschlämmt. Die Aufschlämmung wurde dann mit 2 000 g zentrifugiert, um überschüssiges Wasser zu entfernen. Das zentrifugierte Produkt wurde erneut, wie oben angegeben, in Wasser aufgeschlämmt und zentrifugiert.

Das erfindungsgemäße Proteinprodukt wurde im wesentlichen entsprechend Beispiel 1 hergestellt und ist im folgenden als TPC bezeichnet.

*) und 5 min auf 82⁰C gehalten.

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- 4*5*"- 1Α-49

85

Die scheinbaren Dichten der Produkte vor dem Auslaugen mit Wasser wurden gemessen. Die gemessenen Dichten sind in der folgenden Tabelle IV angegeben.

TABELLE IV

Produkt scheinbare Dichte

bei einem Feuchtigkeitsgehalt

(Gramm/Liter)

US-PS 3 142 571 447,2

US-PS 3 870 805 364,0

TPC 92,0

Die oben angegebenen Daten zeigen deutlich, daß die bekannten Produkte eine wesentlich höhere scheinbare Dichte besitzen als die erfindungsgemäßen Produkte.

Die wie oben hergestellten hydratisierten Proteinprodukte wurden auf das Gefühl, das sie im Mund ergaben, durch ein unparteiisches Gremium untersucht und sowohl die Zähigkeit als auch die Härte gemessen.

Die Ergebnisse sind in Tabelle V angegeben.

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TABELLE

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Produkt

Härte* kg (lbs)

Zähigkeit** kg χ cm (lbs χ inch)

Gefühl im Mund

US-PS 3 142 571

50,3 (111)

1 323 (1 148)

sehr weich, breiig, brotartig, kein Beißwiderstand, feucht und wäßrig;

US-PS 3 870 805

255 (562)

TPC

3 076 (2 670)

1 601 (1 390)

nicht-homogene Textur, einige Stücke zäh und gummiartig, einige Stucke breiig, und mehlig;

zart, faserig, guter Beißwiderstand und Elastizität, feinkörnig, porös, saftig·

* Die Härte wurde auf einem Instrontexturometer an einer 100 g Probe als Maß für die maximale Widerstandskraft, die die Probe hervorrief, gemessen. ** Die Zähigkeit wurde gleichzeitig auf dem Instrontexturometer zusammen mit der Härte gemessen als der integrierte Bereich unter der Härtekurve· Die Zähigkeit ist damit ein Maß für die gesamte von der Probe verursachte Arbeit.

Aus den in der obigen Tabelle angegebenen Werten geht deutlich hervor, daß das erfindungsgemäße hydratisierte Proteinextrudat sich sehr deutlich von den bekannten Produkten bezüglich des Gefühls im Mund der Härte und Zähigkeit unterscheidet. Das Produkt nach der US-PS 3 142 571 war zu weich und zu schwammig, um an Fleisch zu erinnern. Das Produkt nach der US-PS 3 870 war nicht homogen, einige Stücke waren zu zäh und zu gummiartig und andere Stücke waren zu weich und blasig, um an die zarten mageren Fleischstücke zu erinnern. Das erfindungsgemäße Produkt ergab ein sehr angenehmes homogenes Gefühl im Mund und die Textur war sehr ähnlich derjenigen von zarten mageren Fleischstücken·

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Claims

Patentansprüche

1«, Verfahren zur Herstellung eines strukturierten Proteinkonzentrates mit weitgehend fleischähnlichem Gefüge und mildem, neutralem Geschmack und Geruch aus Proteinextrudaten mit einem Gehalt an wasserlöslichen Bestandteilen, durch Extraktion der wasserlöslichen Bestandteile mit Hilfe eines wäßrigen Lösungsmittels, wobei man ein Proteinextrudat mit einer Dichte von etwa 85 bis 150 g/Liter auf Trockengewichtsbasis verwendet und die Extraktion bei einem pH-V/ert von etwa 5,5 bis 6,0 durchführt, nach Hauptpatent 2 641 333 (Patentanmeldung P 26 41 333), dadurch gekennzeichnet, daß man bei einem pH-Wert von ungefähr 4,4 bis 6 (bzw. 5,9) arbeitet.

Verfahren nach Anspruch 1, dadurch

gekenn

zeichnet 65⁰C arbeitet.

daß man bei einer Temperatur von ungefähr

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man zur Herstellung eines Konzentrats mit einer Textur, die an magere Teile von Rindfleisch, Schweinefleisch, Geflügel oder Schalentieren erinnert, bei einem pH-Wert zwischen ungefähr 5,0 und 6,0 extrahiert.

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4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch g e k e η η zeichnet , daß man bei einem pH-Wert von ungefähr 5,4 bis 4,9 arbeitet.

5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man zur Herstellung eines Proteinkonzentrats, dessen Textur an Fisch erinnert, bei einem pH-Wert zwischen ungefähr 4,4 und 5,0 arbeitet.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß man bei einem pH-Wert von ungefähr 4,4 bis 4,8 arbeitet.

7. Verfahren nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß man die Extraktion der wasserlöslichen Bestandteile durchführt, bis das Proteinkonzentrat mindestens ungefähr 70 Gew.-# Protein enthält.

8. Verfahren nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß man von einem Proteinextrudat ausgeht, das in Form von Stücken oder Brocken vorliegt.

9. Verfahren nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß man von einem Extrudat mit einer Dichte zwischen ungefähr 90 und 150 g/Liter, bezogen auf das Trockengewicht, ausgeht.

10. Verfahren nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß man mit einem Verhältnis Flüssigkeit zu Feststoff von mindestens 8:1, bezogen auf das Gewicht, arbeitet.

11. Verfahren nach Anspruch 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß man das Proteinextrudat in mindestens zwei Stufen mit dem wäßrigen Lösungsmittel

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ία einem Lösungsmittel zu Feststoffverhältnis von mindestens ungefähr 8 : 1 in einer Stufe und mindestens ungefähr 15:1 j.n einer zweiten Stufe bei einer Temperatur von mindestens 85⁰C zusammenbringt.

12, Verfahren nach Anspruch 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß man von einem Protein— extrudat ausgeht, das hergestellt worden ist durch Extrudieren eines Gemisches aus einem Protein-haltigen Material, enthaltend ungefähr 35 bis 80 # Protein und ungefähr 15 bis 50 # wasserlösliche Bestandteile und ungefähr 9 bis 18 % V/asser, bezogen auf das Trockengewicht, durch eine Öffnung bei einer Temperatur zwischen ungefähr 100 und 165⁰C und bei einem Druck zwischen ungefähr 7 und 21 kg/cm (100 bis 300 psi) in etwa Normalatmosphäre.

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