DE2830805C2

DE2830805C2 - Vorrichtung zur Herstellung eines dichten, geschichteten, fleischähnlichen Erzeugnisses auf Basis von pflanzlichem Eiweiß

Info

Publication number: DE2830805C2
Application number: DE2830805A
Authority: DE
Inventors: Douglas Stuart Clark; Bobbie Wayne Sabetha Hauck; Gene la von North Paramount Sabetha Wenger
Original assignee: Wenger Manufacturing LLC
Current assignee: Wenger Manufacturing LLC
Priority date: 1977-07-15
Filing date: 1978-07-13
Publication date: 1983-05-05
Also published as: PL208430A1; IN149907B; BR7804567A; FR2397159A1; DE2830805A1; US4118164A; GB2001001B; SU776535A3; PH17693A; JPS5715858B2; FR2397159B1; JPS55156555A; AR222016A1; GB2001001A; YU162478A; YU41833B

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Herstellung eines dichten, geschichteten, fleischähnlichen Erzeugnisses aus einer pflanzliches Eiweiß

65 und Wasser enthaltenden, erwärmten und denaturierten, vorzugsweise aus einem Extruder kommenden Masse mjt einem Extruder, der ein längliches Schnekkengehäuse mit einem Materialeinlaß an dem einen Ende zur Aufnahme der Masse und an dem anderen Ende eine DüseupJatte aufweist und in dem eine längliche, um ihre Achse drehbare Schnecke angeordnet ist, die die Masse durch das Schneckengenäuse vom Einlaß bis zur Düsenplatte, die zwischen den DüsenöfTnungen einen Körper in Form einer Granate aufweist, fördert

Das US-Patent 39 70 761 betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines dichten, gleichmäßig geschichteten, auf Pflanzeneiweiß basierenden fleischähnlichen Produktes, das in einer Vielzahl vonLebensmitteln als vollwertiger Ersatz für Fleisch verwendet werden kann, z. B. Schweinefleisch, Rindfleisch, Fisch und Geflügel. Das in diesem Patent beschriebene Verfahren bedeutet einen größeren Durchbruch auf dem Gebiet des Extrusionskochens, und die daraus resultierenden Produkte übertreffen die vorherigen Fleisch-Streckmittel oder andere extrudierte Produkte bezüglich der Vielseitigkeit der Verwendung und der vorteilhaften organoieptischen Eigenschaften.

Die Untersuchungen, welche zu den Verfahren führten, die in dem US-Patent 39 70 761 beschrieben sind, wurden unter Verwendung einer Extruderausrüstung mittlerer Größe aufgeführt, die eine reiativ geringe Leistung aufwies. Die mit dieser relativ kleinen Ausrüstung hergestellten Produkte erwiesen sich als in jeder Hinsieht überlegen über frühere Produkte; die Produkte erwiesen sich auch als akzeptabel als ein aus Brocken bestehender vollwertiger Fleischersatz.

Eine derartige relativ kleine Ausrüstung ist für kommerzielle Unternehmungen großen Ausmaßes nicht wirtschaftlich. Aus wirtschaftlichen Gründen ist es erforderlich, eine größere Extrusionsausrüstung zu verwenden. Es wurden viele Versuche unternommen, die im Zusammenhang mit dem ursprünglichen Experiment verwendete Ausrüstung mittlerer Größe (siehe US-Patent 39 70 761) zu erweitern, um mit einer großen Ausrüstung das Verfahren und das Produkt zu reproduzieren.

Überraschenderweise wurde gefunden, daß eine einfache Vergrößerung der kleineren Ausrüstung, die ursprunglich verwendet worden war, das Problem nicht löst, eine Vorrichtung hoher Leistung bereitzustellen, um die erwünschten fleischähnlichen Produkte herzustellen. Versuche, die Ausrüstung zu vergrößern, führten zu einem Zerren und Aufblähen des pflanzliehen Proteinmaterials an dem endständigen Extrudermundstück, was unbedingt vermieden werden muß, wenn ein gleichmäßig geschichtetes, undeformiertes, fieischähnliches Produkt hergestellt werden soll. Zudem zeigte das Produkt, das mit einer derartig vergrößerten Ausrüstung hergestellt worden war, oft eine unvollständige Schichtung oder ein körniges Aussehen, das bei den fleischähnlichen Produkten, die mit der kleineren Ausrüstung hergestellt werden, nicht vorhanden war. Aus diesen und anderen Gründen ergab sich sehr schnell, daß das Problem, eine Vorrichtung hoher Leistung zur Herstellung der erwünschten fleisehihnlichen Produkte vorzusehen, weitaus komplexer ist als ursprünglich angenommen wurde.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Extmsionsvorrichtung zur Herstellung von dichten, gleichmäßig Beschichteten, undeformierten fleischähnlichen Produkten des in dem US-Patent 39 70 761 beschriebenen Typs zu schaffen, und zwar mit relativ

IO

hohen Produktiansgeschwindigkeiten und unter Vermeidung von Problemen bei der Verarbeitung, %, B, Verstopfen, Aufblähen und Zerren an dem endständigen Extrudermurfdstücfc und unregelmäßige Schichtung des Endproduktes,

Gelöst wird diese Aufgabe durch einen Extruder, dessen Extruderschnecke die im Kennzeichenteil des Patentanspruchs enthaltenen Merkmale aufweist

Das heiße, fließfähige, auf Pflanzenprotein basierende Materialpassiertden Extruderzylinder, wobei das Material in der Mitte zwischen den Enden des Extruderzylmders gedrosselt wird, abwärts von dem erstenDrosselpunkt unterteilt wird, in der Nähe des Extrusionsendes des Zylinders wiedervereinigt und wieder gedrosselt wird und als eingeschichtetes Material extrudiert wird, ;-'

Vorzugsweise wird ein Paar von in Reihe angeordneten Extrudern: verwendet nämlich ein erster Extruder für dasErhitzert und Befeuchten einer Mischung, die aus einem pflanzlichen Protein-Material, wie Sojamehl, und Feuchtigkeit besteht, um diese heiß, fließfähig und im wesentlichen denaturiert und unorientiert zu machen, und ein zweiter Extruder, um das R-itrudat von dem ersten Extruder aufzunehmen; der zweite Extruder vervollständigt das Extrusionskochen und stellt das erwünschte Endprodukt dadurch her, daß das Material anfänglich gedrosselt wird, dann unterteilt wird, um es durch und durch und gleichförmig zu kochen und zu befeuchten; das Material wird wieder gedrosselt und passiert eine längliche Ausdehnung in der Nähe des Extrusionsendes des Mundstückes, was die Schichtung des Produktes erleichtert

Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nun anhand eines Beispiels und von Figuren gezeigt Es zeigt

Fig. 1 eine schematische Draufsicht des Doppelextruders gemäß der Erfindung,

Fig. 2 eine vergrößerte Teil-Seitenansicht, welche den Fluß des Extrudats unter dem Einfluß der Gravitation von dem ersten Extruder in den Einlaß des zweiten Extruders zeigt,

Fig. 3 einen schematischen Querschnitt des Extruderzylinders und der Schneckenelemente, welche einen Teil des zweiten Extruders bilden,

F i g. 4 eine vergrößerte Teilansicht des Teiles 1 des in F i g. 3 gezeigten Extruderzylinders; gezeigt wird der Übergang des seilähnlichen Extrudats von dem ersten Extruder durch den Teil 1 des zweiten Extruders,

Fig. 5 eine vergrößerte Teilansicht des Teils 2 des in Fig. 3 gezeigten Extruders; gezeigt wird der Durchgang des Materials, das extrudiert werden soll, einschließlich des Drosseins des Materials und der anfänglichen Unterteilung in eine wulstattige Struktur, und

Fig. 6 eine vergrößerte, fragmentarische Ansicht des Teils 3 des in Fig. 3 dargestellten Extruders; gezeigt wird der Durchgang des wulstartigen, unterteilten Materials durch den Teil 3 des zweiten Extruders, die Rekombination an einem zweiten Drosselpunkt und die Extrusion als ein geschichtetes Produkt.

Der bevorzugte Doppelextruder wird in den Fig. 1 und 2 illustriert. Gatiz allgemein enthält diese Vorrichtung einen ersten Extruder 10 und einen benachbarten zweiten Extruder 12, eine rotierende Schneidemesser-Anordnung 14 und einen konventionellen Trockner* Kühler 16. Wie der Zeichnung zu entnehmen ist befindet sich der zweite Extruder 12 in der Nähe des Auslasses des ersten Extruders 10, und zwar im allgemeinen senkrecht hierzu. Der Einhß 18 des Extruders 12 befin-

30

35 det sich in einer beabsfcndeten Beziehung unterhalb des Ausganges des Extruderendes des Extruders 10, so daß das seiläbnliche Extrudat 20 von letzterem durch die Atmosphäre in den Extruder 12 übergeht Natürlich kann in anderen Fällen eine konventionelle Fördereinrichtung zwischen den ersten und zweiten Extruder geschaltet werden, um das Extrudat zu letzterem zu befördern. Die Bedeutung dieser Orientierung wird unten erläutert Schließlich ist eine konventionelle Fördereinrichtung 22 vorgesehen, um das fleischähnlicbe Produkt, das aus dem zweiten Extruder 12 herauskommt zum Trockner/Kühler 16 zu befördern.

Im folgenden werden einige Details gebracht; der erste Extruder 10, der in den Zeichnungen gezeigt wird, ist ein Extrusionskocher, welcher einen aufrechten, oben offenen, kegelstumpfartigen Trichter 24 enthält welcher oberhalb des Hauptkörpers des Extruders angebracht ist um die trockenen Bestandteile, die verarbeitet werden sollen, aufzunehmen. Eine Auslaßröhre 26 erstreckt sich von dem Boden des Trichters 24 zu einem länglichen Zylinder 28 zurr. Mischen mit hoher Geschwindigkeit Dampf- und Wasserleitungen (nicht gezeigt) sind an dem Zylinder 28 angebracht um selektiv Feuchtigkeitsmengen dorthin zu befördern, um diese innig beizumischen und um die Temperatur der trockenen Bestandteile, die von dem Trichter 24 kommen, zu erhöhen. Zylinder 28 ist mit einem länglichen, mit vielen Köpfen versehenen Extruderzylinder 30 verbunden. Der Zylinder 30 enthält eine Serie von axial ausgerichteten und miteinander verbundenen röhrenförmigen Köpfen, von denen jeder mit Ummantelungen (nicht gezeigt) umgeben ist um Erwärmungs- oder Kühlmedien einzuführen, z. B. Dampf, kaltes Wasser oder ein anderes Kühlmittel, wie es benötigt wird, um die Temperatur der Mischung, welche durch die entsprechenden Gebiete des Zylinders 30 passiert zu kontrollieren. Zusätzlich ist jeder Kopf mit Leitungen (nicht gezeigt) für die Zufuhrung und Ableitung des Fluidums versehen, und der Zylinder 30 ist mit einem Einlaß für Dampf und/oder Wasser versehen, so daß Feuchtigkeit direkt nach Wunsch der durchfließenden Mischung zugeführt werden kann. Der Endkopf 32a des Zylinders 30 endet in einer Extruderplatte 34 mit einer Serie von Mundstücköffnungen (siehe F i g.,?.), so daß das Produkt das in das rückwärtige Ende des Zylinders 30 eingeführt wird, von dem vorderen Ende extrudiert werden kann, und zwar in einer axialen Richtung bezüglich des Zylinders. In diesem Falle sind vier gleich voneinander entfernte und kreisförmig angeordnete Extruderöffnungen vorgesehen, aber selbstverständlich können andere Konfigurationen für die Extruderplatten verwendet werden.

Eine längliche, helixföritiige Schraube einer Schnekkenpresse mit Mehrfachgang (nicht gezeigt) befindet sich innnerhalb des Zylinders 30, um das Produkt durch den Zylinder zu bewegen, und zwar unter der Bedingung einer relativ hohen mechanischen Scherbeanspruchung, weiter unter Rühren und Druckanwendung. Wie üblich, besteht die Schnecke aus einer Reihe von axial miteinander verbundenen Schraubenelementen, die sich zusammenwirkend im wesentlichen über die ganze Länge des in Segmente unterteilten Zylinders 30 erstrecken. Die Antriebskraft für den Extruder 10 wird durch die Verwendung eines großen elektrischen Motors 36 bereitgestellt der über eine konventionelle Vorrichtung mit der Schncske in dem Zylinder verbunden ist um eine axiale Rotation der Schnecke mit den gewünschten Rotationsgeschwindigkeiten zu bewirken.

Es ist auch eine konventionelle Steuereinrichtung vor- Schraubengangtiefe entlang dem Wellenabschnitt 72

gesehen, um die Betriebsparameter des Extruders 10 abnimmt.

selektiv zu steuern und einzustellen, einschließlich der Eine Dampfsperre 76 befindet sich zwischen den be-Rotationsgeschwindigkeit der Extrusionsschnecke, der nachbarten Enden der Sektionen 56 und 70. Die Dampf-Feuchtigkeit, die dem Zylinder 28 und dem Extruder- 5 sperre 76 weist eine konventionelle Konstruktion auf zylinder 30 zugePjhrt wird, um des Typs und der Menge und dient dazu, das Entstehen eines Druckes innerhalb der Wärmeaustauschmedien, welche den einzelnen des zweiten Kopfes 62 zu erleichtern. Der dritte Kopf Ummantelungen des Zylinders 30 zugeführt werden. 78, der vierte Kopf 80 und der fünfte Kopf 82 gleichen Wie oben bemerkt wurde, entspricht der erste Extruder dem zweiten Kopf 62; demgemäß ist es nicht notwen-10 der vorliegenden Gesamtapparatur in mancherlei io dig, Details dieser Köpfe zu beschreiben.
Hinsicht dem ersten Extruder, der in der US-PS Die dritte Sektion 84, die sich innerhalb des Kopfes 39 70 761 beschrieben wird. Der Zweck des ersten Ex- 78 befindet, ist auch so gestaltet, daß sie innerhalb des truders im Falle der vorliegenden Erfindung und des Kopfes ein abnehmendes, freies Volumen bildet, und in obenerwähnten Patentes besteht darin, die Vorbehand- der Tat sind die Sektionen 84 und 70 so geformt, daß sie lung einer Mischung zu übernehmen, die ein pflanz- '5 in ihrer Gesamtheit ein gleichmäßig abnehmendes, liches Proteinmaterial (z.B. Sojamehl) enthält und freies Volumen entlang der Länge der Köpfe 2 und 3 bil-Feuchtigkeit, um die Mischung heiß, fließfähig, denatu- den. Auch hier wieder verläuft der Wellenabschnitt 85 riert und im wesentlichen unorientiert zu machen: der dritten Sektion 84 konisch nach außen in Richtung dementsprechend ist die Vergrößerung des ersten der umgebenden inneren Seitenwand des Kopfes 78, Extruders eine relativ einfache Sache, und zwar von 20 und die Tiefe des Schneckenganges 86 darauf verringert einem relativ kleinen Modell auf eine große Maschine. sich entsprechend. Der Steigungswinkel des Schnek-Der zweite Extruder 12 ist ein Extruder hoher Kapa- kenganges 74 und des Schneckenganges 86 ist idenzität, der für die Zwecke der vorliegenden Erfindung tisch. Dieser Steigungswinkel ist größer als der des besonders modifiziert worden ist. Der Extruder 12 ent- Schneckenganges 60. Die Sektionen 70 und 84 dienen hält ein längliches Schneckengehäuse 38, das eine Serie 25 dazu, das durch den Einlaß 18 eingeführte Material entvon ausgerichteten, an den Enden miteinander verbun- lang der zugehörigen Länge des Schneckengehäuses 38 denen, röhrenförmigen Sektionen enthält, die später schnell zu fördern.

detailliert beschrieben werden. Zusätzlich enthält der Die vierte Sektion 88 enthält eine Zylinder-Wellen-Extruder 12 eine längliche, röhrenförmige Verlange- abschn.tt 90 konstanten Durchmessers, ebenso einen rung oder einen Mundstück-Abstandhalter 40, der zwi- 30 peripheren Schneckengang 92. Der Steigungswinkel des sehen das endständige Extrusionsmundstück 42 und Schneckenganges 92 ist wesentlich kleiner als der des den benachbarten Kopf eingefügt ist. Eine konven- Schneckenganges 86; ein Gebiet 94 unterbrochener tionelle Antriebsvorrichtung 44 ist mit der länglichen Schneckengänge oder eine verlängerte Sektion, wo ein Schnecke innerhalb des Schneckengehäuses 38 verbun- Teil des Schneckenganges entfernt ist, ist an der vierten den, um die Schnecke in kontrollierter Weise rotieren 35 Sektion 88 vorgesehen. Wie der Abbildung zu entnehzu lassen. men ist, erstreckt sich das Gebiet des unterbrochenen F i g. 3 zeigt detailliert die Konfiguration des Schnek- Schneckenganges von der Kante der Sektion 88, und kengehäuses 38 und die darin enthaltenen fluchtenden, zwar in einiger Entfernung von der Sektion 84 auf dem miteinander verbundenen Schraubenelemente. Der halben Wege entlang der Länge der Sektion 88. Eine erste Kopf 46 enthält eine eine Öffnung begrenzende «o andere Dampfsperre 96 zur Drosselung des Dampfes ist Struktur 48, welche den Materialeinlaß 18 für das in der Nähe des vorderen Endes der vierten Sektion 88 Schneckengehäuse 38 darstellt. Die innere Wand des vorgesehen, wobei die Dampfsperren 96 und 76 gleich Kopfes 46 ist gleichförmig und entlang der Länge nach sind.

innen verjüngt, wie bei 50 gezeigt wird, während eine Die fünfte Sektion 98 bildet ein konstantes, freies

äußere Ummantelung 52 um den Kopf 46 herum an- 45 Volumen innerhalb des umgebenden Kopfes 82, wes-

gelegt ist, die einen kreisförmigen Durchgang 54 be- halb die Sektion 98 einen verlängerten Wellenabschnitt

grenzt, der zur Einführung der Wärmeaustausch- 100 enthält und einen Schneckengang 102, der mit

medien, wie Dampf oder Wasser, dient. Die erste Sek- einem Steigungswinkel angeordnet ist, der größer ist als

tion 56 der Schnecke, die innerhalb des Kopfes 46 an- derjenige des Schneckenganges 92. Das freie Volumen

gebracht ist, enthält einen länglichen Wellenabschnitt 50 innerhalb des Kopfes 82 ist jedoch größer als das

58 konstanten Durchmessers und gewendelte Schnek- entsprechende freie Volumen innerhalb des Kopfes

kengänge 60. Es ist anzumerken, daß die Schnecken- 80; dies ist aus Gründen, die später erläutert werden,

gänge 60 eine sich ändernde Steigung aufweisen, so daß wichtig.

die Schneckengänge in fortschreitender Richtung ent- Der sechste Kopf 104 ist direkt verbunden mit dem lang dem Wellenabschnitt 58 näher benachbart sind. 55 vorderen Ende des Kopfes 82 rad weist eine abneh-Der zweite Kopf 62 ist direkt mit dem Kopf 46 verbun- mende, sich gleichmäßig verjüngende innere Seitenden und enthält eine innere Seitenwand 64 konstanten wand 106 und eine Ummantelung 108 auf, die einen Durchmessers und eine äußere Ummantelung 66, um Durchgang 110 bilden für ein Wärmeaustausch-Flutden den Durchgang 68 für die Wänneaustauschmedien dum. Die sechste Sektion 112 bildet ein gleichförmiges, zu begrenzen. Die zweite Sektion 70 der Schnecke, die 60 freies Volumen entlang dessen Länge; es weist einen drehbar innerhalb des Kopfes 62 angebracht ist, ist so sich nach innen verjüngenden Wellenabschnitt 114 und gestaltet, daß sie innerhalb des letzteren ein gleichför- einen entsprechenden Schneckengang 116 von zunehmig abnehmendes, freies Volumen darstellt Zu diesem mender Tiefe auf.

Zweck verjüngt sich der Wellenabschnitt 72 derzweiten Der siebente Kopf 118 ist wesentlich kürzer als die

Sektion 70 nach außen vom Ende in der Nähe der ersten 65 bereits beschriebenen Köpfe; er weist eine kreisförmige

Sektion 56 nach der inneren Wandobeifläche des am- innere Seitenwand 120 und eine Ummantelung 122 auf,

gebenden Kopfes hin. Der Schneckengang 74 auf dem die einen Durchgang 124 für ein Fluidum bildet Die

Wellenabschnitt 72 ist ähnlich angeordnet, wobei die siebente Sektion 126 ist eine Schraube konstanten VoIu-

mens, die einen Zylinder-Wellenabschnitt 128 aufweist und einen Schneckengang 130, der mit einem Steigungswinkel angeordnet ist, der größer ist als derjenige des Schneckenganges 116.

Die röhrenförmige Verlängerung oder das Mundstück 40 ist direkt mit dem vorderen Ende des Kopfes 118 verbunden und bildet eine glatte, kreisförmige innere Seitenwand 132. Der Durchmesser des Abstandhalten 40 ist derart, daß der FIuO des Materials, das von dem siebenten Kopf kommt, im wesentlichen unbehindert ist. Der Abstandhalter 40 dient in Wirklichkeit als ein achter Kopf im Schneckengehäuse 38 und weist eine Ummantelung 134 auf, welche einen Durchgang 136 für den Austausch des Fluidums umfaßt. Ein Extrusionsmundstück 42 ist über das Ende des Abstandhalters 40 is montiert, und zwar in einiger Entfernung von dem Schneckenelement 126 und enthält eine Serie von kreisförmig angeordneten Mundstück-Öffnungen 138. Zusätzlich ist eine Vorrichtung in Form einer geschoßförmigen Struktur i4ü zur Ausrichtung des Fiusses vorgesehen, und zwar innerhalb des Abstandhalters 40 in Nachbarschaft des Extrusionsmundstücks 42, um die Schichtung des Materials, das extrudiert wird, zu erleichtern.

Obwohl sie nicht für den Betrieb des Extruders 12 wesentlich sind, ist eine Reihe von gerippten Buchsen vorgesehen, und zwar in den Köpfen 1 bis 7. Die Buchsen innerhalb der Köpfe 1 und 3 bis 7 haben eine Vielzahl von angeordneten, longitudinal orientierten, sich am Umfang radial nach innen erstreckenden Rippen; die Buchse innerhalb des Kopfes 2 des Schneckengehäuses 38 ist jedoch mit einer kontinuierlichen, sich nach innen erstreckenden helixförmigen Rippe ausgestattet.

Obwohl in den Zeichnungen im Detail nicht gezeigt, versteht es sich, daß Leitungen für das entsprechende Fluidum zu jedem separaten Wärmeaustauschdurchgang vorgesehen sind, der einen entsprechenden Kopf des Schneckengehäuses 38 umgibt. Diese Maßnahme dient dazu, um eine selektive Einführung von Dampf und/oder Wasser nach Bedarf zu ermöglichen, um die Temperatur zu steuern. Zudem werden Durchlässe (nicht gezeigt) durch die Köpfe vorgesehen, um eine Meßeinrichtung einzuführen, z. B. ein Thermoelement oder dergleichen; es kann aber auch Dampf direkt in das Schneckengehäuse 38 eingeführt werden. Diese Hilfsmittel sind dem Fachmann gut bekannt.

Bei der praktischen Durchführung passiert eine Mischung aus einem pflanzlichen Protein und Feuchtigkeit zusammen mit anderen erwünschten Zusätzen nacheinander durch die Extruder 10 und 12, um die erwünschten fleischähnlichen Produkte herzustellen. Das pflanzliche Protein wird vorzugsweise aus der Gruppe genommen, zu der folgende Stoffe gehören: entfettete ÖlsaatmehJe oder Konzentrate, Proteine der Sojabohne, des Weizens, des Mais, Baumwollsamen, des Rapssamens, der Erdnuß, von Sesam, der Sonnenblume, der Mungobohne und deren Mischungen, zusammen mit Feuchtigkeit (entweder in der Form von Dampf und/oder Wasser), so daß die Mischung anfinglieh 20 bis 55 Gew.-% Feuchtigkeit enthält, vorzugsweise ungefähr 30 bis 45 Gew.-% Feuchtigkeit. Wie in dem vorliegenden Falle bezieht sich der Feuchtigkeitsgehalt auf die insgesamt vorhandene Feuchtigkeit, d. h. auf die native Feuchtigkeit und die zugefügte Feuchtigkeit Besonders bevorzugt wird ein Material aus der Gruppe, bestehend aus entfettetem Sojamehl, Sojabohnenmehl, Weizengluten, Maisgiuten, entfettetem Baumwollsamenmehl, pflanzlichen Proteinkonzentraten, aus Pflanzen isolierte Materialien, Erdnußöl, Sojakonzentrate, Rapssamenmehl, Rapssamenkonzentrate, Sesammehl, Sonnenblumenmehl, Mungobohnenmehl, und deren Mischungen zusammen mit Feuchtigkeit, um die Mischung herzustellen. Bei der Verwendung der beschriebenen Vorrichtung besteht der erste Verfahrensschritt darin, daß die vorher vermischten trockenen Komponenten mit Dampf und/oder Wasser in dem Misehzylinder des ersten Extruders vermischt werden, und zwar bei einerTemperatur, die im Bereich von 79°C bis 121"C liegt. Bei diesem Verfahrensschritt passiert das vorgemischte Material auf die übliche Weise den ersten Extruder, um das vorher gemischte Material heiß, fließfähig, im wesentlichen nicht-orientiert und nicht-texturiert zu machen. Dies wird dadurch erleichtert, daß den einzelnen Köpfen des ersten Extruders die entsprechenden Wärmeaustauschmedien zugeführt werden; beispielsweise kann Wasser gewissen vorderen Köpfen zugeführt werden, während den übrigen Köpfen Dampf zugeführt wird. Das Material wird vorzugsweise bei einer Temperatur von ungefähr 65 bis 149°C extrudiert (vorzugsweise bei einer Temperatur von ungefähr 93⁰C bis 135⁰C) und bei einem Druck von ungefähr 3,4 bis 103 N/cm² Überdruck (vorzugsweise 27,4 bis 54,9 N/cm² Überdruck); diese Bedingungen sind jedoch nicht kritisch. Wie am besten der Fig. 2 zu entnehmen ist, weist das aus dem ersten Extruder extrudierte Material die Form eines heißen, klebenden, schaumartigen, thermoplastischen Seils 20 auf. Dieses Extrudat passiert die Atmosphäre, um unerwünschte Duftpräkursoren, die darin enthalten sind, zu verflüchtigen; dann erfolgt der Übergang in den Einlaß 18 des zweiten Extruders 12.

Der Betrieb des Extruders 12 bezüglich des Kochens und des Formens des vorbehandelten pflanzlichen Proteins aus Feldfrüchten wird am besten anhand der Fig. 4 bis 6 beschrieben; diese zeigen die physikalischen Änderungen des Extrudats 20 in den entsprechenden Teilen 1,2 und 3 des Extruders (siehe Fi g. 3). Die unmittelbar folgende Diskussion ist auf die beobachteten Veränderungen beschränkt, die innerhalb des Schneckengehäuses 38 an dem Extrusionsmaterial stattfinden. Diese Veränderungen erfolgen infolge der Geometrie des Schneckengehäuses und der Schnekkenelemente und infolge der Betriebsbedingungen, z. B. der Temperaturen und Drücke innerhalb des Schneckengehäuses. Die bevorzugten Temperaturen und Drücke werden im folgenden beschrieben und es versteht sich, daß diese im Zusammenwirken mit dem Schneckengehäuse und der Schneckenkonfiguration da.^c erwünschte Produkt ergeben. Es versteht sich auch, daß die Unterteilung des Schneckengehäuses 38 im wesentlichen willkürlich ist und nur vorgenommen wird, ÜÄ einevollständige Beschreibung der Erfindung zu erleichtern; in Wirklichkeit handelt es sich um ein kontinuierliches Verfahren entlang der Länge des Schneckengehäuses 38, obwohl gewisse Verfahrenszonen oder Gebiete darin unterschieden werden können.

Auf jeden Fall wird das seilähnliche Extrudat 20, sobald es in den Einlaß 18 befördert wird, zuerst erfaßt und entlang der Länge des ersten Kopfes 46 bewegt, und zwar durch die erste Sektion 56 mit sich ändernder Steigung. Die im allgemeinen helixförmige Bewegung des Extrudats 20 wird fortgesetzt, bis dieses in den zweiten Kopf 62 gelangt, worauf die zweite Sektion 70 das Extrudat erfaßt und vorwärtsbewegt Der vergrößerte Stra

gungswinkel des Schneckenganges 74 dient dazu, um das Material schneller entlang dem Schneckengehäuse 38 zu bewegen, so daß die Stücke oder Sektionen des Extrudats 20 näher aneinandergerückt werden, und zwar für die Verdichtung am Ende, wie im folgenden beschrieben wird.

F i g. 5 ist zu ent/iehmen, daß das Extrudat 20 den dritten Kopf 78 passiert, wo nun das Verfahren der anfänglichen Verdichtung beginnt. Die Beobachtung des Materials in dem dritten Kopf zeigt, daß die länglichen Stücke des Extrudats 20 entlang der Länge des dritten Kopfes vereinzelt bleiben, aber die Stücke sind im allgemeinen verkleinert.

Der vierte Kopf 80, zusammen mit iler vierten Sektion 88 mit dem unterbrochenen Schneckengang 94 dient dazu, die Stücke des Extrudats zu kombinieren; es ist der erste Drosselpunkt des Materials in dem Zylinder 38, wobei dieser erste Drosselpunkt das Bezugszeichen 142 trägt. Die relativ geringe Schraubensteigung und der Stcigü-igswinkc! des Schneckenganges 92 sind hauptsächlich verantwortlich Tür die Verdichtung des Materials innerhalb des vierten Kopfes, und zwar auch im Zusammenhang mit den unterbrochenen Schneckengängen 94. Der Teil der vierten Sektion 88 mit unterbrochenen Gängen dient dazu, die Verweilzeit des Materials innerhalb des vierten Kopfes zu verlängern, es wird aber auch dadurch sichergestellt, daß das Material gründlich vermischt wird und erhitzt.

Wenn das verdichtete Material den vierten Kopf 80 verläßt und in den fünften Kopf 82 gelangt, wird das Material in eine große Anzahl von relativ kleinen, wulstartigen Massen 144 unterteilt oder zerkleinert. Diese Massen haben vorzugsweise einen Durchmesser von ungefähr 1,5 mm bis 12 mm und sie weisen infolge der walzenden Bewegung, die innerhalb des fünften Kopfes 82 auf sie übertragen wird, eine angenähert sphärische Gestalt auf. Diese Wulstbildung wird durch ein schnelles Entfernen von Dampf aus dem verdichteten Material beschleunigt, sobald dieses in den Kopf 5 gelangt, der ein größeres freies Volumen aufweist als der Kopf 4.

Diese wulstartigen Massen passieren durch den Kopf 82 in den sechsten Kopf 134. Während des Durchganges durch den fünften und sechsten Kopf werden die wulstförmigen Massen gründlich und gleichmäßig gekocht und in Gegenwart von Dampf befeuchtet. Wie bereits beschrieben wurde, wird Dampf aus dem verdichteten Material entfernt, sobald es in den fünften Kopf gelangt, und zwar von dem ersten Drosselpunkt innerhalb des vierten Kopfes kommend; da das Schneckengehäuse 38 geschlossen ist, kann dieser Dampf nicht entweichen.

Im letzten Teil des sechsten Kopfes 104 und des siebten Kopfes 118 werden die wulstförmigen Massen 144 wieder vereinigt, wobei sie einen zweiten Drosselpunkt des Materials 146 darstellen, der im siebten Kopf liegt. Nun passiert das wiedervereinigte Material in den Abstandhalter 40, damit es durch das Extrüsionsmundstück 42 extrudiert wird. Es wird jedoch angenommen, daß die geschichtete Struktur teilweise von der axialen Bewegung herrührt, die dem Material in dem Abstandhalter 40 vor dem Extrudieren erteilt wird. Das geschichtete Produkt, das aus dem zweiten Extruder austritt, wird dann auf konventionelle Art und Weise geschnitten, getrocknet und gekühlt

Bei der praktischen Durchführung wird das Schnekkengehäuse 38 entlang der gesamten Länge erhitzt, und zwar durch Einführung von Dampf in die entsprechenden Durchgänge für die Wärmeaustauschmedien. Dies dient dazu, um das Material vollständig zu kochen und es verursacht, zusammen mit der Geometrie des Schneckengehäuses und der Schnecke, die Bildung von Dampf in dem Material, was aus den oben angegebenen Gründen wichtig ist. Das Endprodukt wird vorteilhafterweise bei einer Temperatur von ungefähr 37,8°C bis 16O⁰C extrudiert, und zwar bei einem Druck von ungefähr 3,4 bis 55,1 N/cm² Überdruck.
Die folgende Hypothese des Betriebes wurde aufgestellt, um versuchsweise zu erklären, warum die Vorrichtung gemäß der Erfindung das erwünschte fleischähnliche Produkt liefern kann, und zwar in hoher Ausbeute. Es versteht sich jedoch, daß sich die Erfinder dadurch nicht festlegen wollen auf irgendeine Theorie oder dergleichen; das folgende stellt nur eine mögliche Erklärung des Betriebes dar.

Es wird angenommen, daß das Hauptproblem bei der Vergrößerung der relativ kleinen Extruderausrüstung auf kommerzielle Einheiten darin besteht, daß die Wärme in der größeren Maschine schlechter auf das pflanzliche Proteinmaterial übertragen wird; damit verbunden zeigen die größeren Maschinen die Tendenz, irregulär zu laufen, denn das darin enthaltene Extrusionsmaterial ist nicht gleichförmig erwärmt und befeuchtet. Das Problem der Wärmeübertragung scheint von drei Ursachen herzurühren:

(1) Die mechanische Energie, die als Wärme pro Längeneinheit des Extruders pro Gewichtseinheit des Produktes zerstreut wird, scheint niedriger zu sein beim Betrieb von kommerziellen Maschinen als beim Betrieb von relativ kleinen Einheiten;

(2) das Wärmeübertragungs-Oberflächengebiet in einer kommerziellen Maschine ist ungefähr zweimal so groß pro Längeneinheit als in der kleinen Einheit, während der Ausstoß des Materials im Falle der kommerziellen Maschine dreimal größer ist; .

(3) das gleichmäßige Schleifen, Mischen und Homogenisieren des Materials, das extrudiert werden

soll, ist im tieferen Schneckengang der großen Maschine schwieriger als in den flacher«n Schnekkengängen der kleineren Einheit.

Um diese Probleme, die mit der Wärmeübertragung verbunden sind, zu lösen, wurde der beschriebene zweite Extruder 12 entwickelt. Es wird angenommen, daß der wichtigste Aspekt dieser Einheit die Bereitstellung eines Mittels betrifft, um innerhalb des Extruderzylinders das Material anfänglich zu drosseln, dieses stromab von dem Drosselpunkt zu unterteilen und das Material vor dem Extrudieren wieder zu vereinigen. Es wird angenommen, daß die vierte Sektion 88 innerhalb des vierten Kopfes des Schneckengehäuses 38 drei Funktionen ausführt. 1: Die Sektion 88 innerhalb des Schneckengenäuses führt zusätzliche Wärme dem Material innerhalb des vierten Kopfes zu. Dies rührt daher, daß das Material verdichtet ist und durch Druck gegen die innere Oberfläche des Schneckengehäuses

gehalten wird; die Reibungsenergie ist auch hoch im vierten Kopf, was zu einem zusätzlichen Kochen des Materials führt Intensives Erhitzen des Materials innerhalb des vierten Kopfes verursacht die Bildung von Dampf innerhalb des Materials, sobald die Feuchtigkeit innerhalb des Materials verdampft

Die vierte Sektion 88 dient auch dazu, um das Material zu mischen und zu homogenisieren, sobald es erhitztwird. Das Gebiet unterbrochener Schneckengänge

94 oei dieser Schnecke erleichtert beträchtlich das Vermischen, und zwar durch Verringerung der Förderwirksamkeit der Schnecke und durch Störung der toten Zonen des Materials, die sich in den regulären helixförmigen Wegen des Materials entwickeln; die regulären helixförmigen Wege werden durch die gleichmäßige Geometrie der ersten, nicht unterbrochenen Schneckengangsektion am hinteren Ende der vierten Sektion 88 geschaffen. Die scharfen Kanten der unterbrochenen Schneckengänge schneiden auch in das Material ein, wodurch neue Oberflächen geschaffen werden, die sich wieder miteinander vereinigen und den Vermischungsvorgang unterstützen.

Schließlich arbeitet die vierte Sektion 88 zusammen mit den schnell fördernden Sektionen innerhalb der Köpfe 2 und J, um irgendwelche zeitlichen Fluktuationen der Zuführungsgeschwindigkeit in den Extruder 12 auszugleichen. Die vierte Sektion 88 dient also c'azu, den Fluß des Materials gleichmäßig zu gestalten und das Material mit einer relativ konstanten Geschwindigkeit in Richtung des Extrusionsendes des Extruders zu dosieren. Es :-st bekannt, daß das Schichten und die Bildung des erwünschten fleischähnlichen Produktes am besten bei konstantem Materialfluß erfolgt; deswegen wird angenommen, daß die Dosierungsfunktion der vierten Sektion wichtig ist.

Es wurde bereits darauf hingewiesen, daß das verdichtete und gedrosselte Material innerhalb des vierten Kopfes 80 unterteilt wird, und zwar während des Durchganges durch den Kopf 80 in den fünften Kopf. Fs wird angenommen, daß dies von dem raschen Freisetzen des Dampfes innerhalb des Materials herrührt, sobald das Material in den fünften Kopf gelangt. Dies verursacht ein Zerfetzen oder eine Explosion des Materials in viele einzelne Teilchen oder Massen und diese werden anschließend zu wulstartigen Massen gewalzt durch die relative Bewegung der Schnecke.

Die fünfte Sektion 98, die sich innerhalb des Kopfes 82 befindet, enthält flache und relativ weite Schneckengänge, die, zusammen mit ihrer teil weisen Beladung durch Material zu einer sehr wirksamen Wärmeübertragung auf das pflanzliche Proteinmaterial führen. Das Material im fünften Kopf wird nicht gegen die innere Gehäuseoberfläche gepreßt, denn die Förderkapazität des Kopfes 82 ist, bezüglich seines Volumens, größer als diejenige des Kopfes 80. Da in dieser Sektion wenig Reibungsenergie übertragen wird, wird das zusätzliche Kochen im fünften Kopf überwiegend von dem Vorhandensein von Dampf bewirkt Dieselben Bedingungen sind auch im sechsten Kopf anzutreffen, um ein gleichmäßiges Erhitzen des verkleinerten wulstförmigen Materials sicherzustellen.

Die Köpfe 82 und 104 können also als Dampfkam mern angesehen werden, durch welche das pflanzliche Proteinmaterial befördert wird, und zwar in unterteiltem Zustand. Auf diese Weise wird die Temperatur und die Feuchtigkeit innerhalb der wulstartigen Massen 144 gleichförmig gehalten. Dies erleichtert die Produktion der erwünschten fleischähnlichen Produkte, denn es ist bekannt, daß eine gleichmäßige Temperatur und Feuchtigkeit im pflanzlichen Proteinmaterial wichtig ist für das Erreichen einer gleichförmigen Konsistenz und Viskosität des Materialflusses durch den Abstandhalter 40; und dies führt seinerseits zu einem glatten Extrusionsfluß und zu einem gleichförmigen Produkt

Im siebten Kopf 118 wird das wulstförmige Material, das gleichförmig gekocht und befeuchtet worden ist.

wiedervereinigt und als eine geschmolzene, gleichföcmige Masse in den Abstandhalter-«) gepumpt und dann durch das Extrusionsmundstück 42 nach außen befördert.

Man sieht also, daß die vorliegende Erfindung einen Extruder hoher Leistung bereitstellt, um ein erwünschtes, geschichtetes fleischähnliches Produkt herzustellen. Obwohl die vorliegende Erfindung vor allem einen relativ großen kommerziellen Apparat betrifft, versteht

ίο es sich, daß die Prinzipien der Erfindung auch auf eine kleinere Ausrüstung mittlerer Größe anwendbar sind. Die folgenden Beispiele erläutern die vorliegende Erfindung.

Beispiel I

Drei separate experimentelle Versuchsreihen wurden unternommen, um ein geschichtetes, undeformiertes fieischähnliches Produkt herzustellen, und zwar unter Verwendung des doppelten Extruders, der in den Zeichnungen gezeigt ist.

Der erste Extruder war konventionell konstruiert; er hatte einen Einlaßtrichter, einen horizontalen Zufiihrer und einen Doppelmischzylinder. Dieser Extruder hatte fünf Schneckensektionen mit Dampfdrosseln dazwischen, um das Kochen des Materials auf Sojabasis, das dem Extruder zugeführt wird, zu erleichtern. Ein konventionelles Extrusionsmundstück mit vier Öffnungen des Durchmessers 15,5 mm wurde vor der letzten Schnecke angebracht. Die entsprechenden Köpfe des Extruders wurden mit Ummantelungen versehen, um Wasser oder Dampf einzuführen, um die Temperatur zu kontrollieren.

Der Einlaß des zweiten Extruders befand sich unterhalb des Extrusionsendes des ersten Extruders, um das Extrudat von dem letzteren aufzunehmen. Der zweite Extruder hatte sieben Köpfe, in denen sich sieben Schneckensektionen befanden, zusammen mit einem achten K opf, der eine hohle, röhrenförmige Verlängerung bildete. Die im zweiten Extruder verwendeten Schnecken und anderen Komponenten waren genau dieselben, wie sie im Zusammenhang mit der Beschreibung des bevorzugten Apparates beschrieben wurden. Die trockenen Materialien, welche in diesen Versuchsreihen verwendet wurden, bestanden aus Cj0,8 kg entfettetem Sojamehl, 339,6 g des roten Farbstoffes Nr. 40, 136,2 g Natriumbisulfit und 6,8 kg Lecithin. (Andere oberflächenaktive Stoffe als die Schwefelverbindungen können bei den Verfahren verwendet werden.) Die Materialien wurden mit Dampfund Wasser in dem Mischzylinder des ersten Extruders vermischt und passierten den Zylinder des letzteren, wobei sich eine heiße, fließfähige und im wesentlichen unorientierte Mischung ergab. Dieses Extrudat wurde dann dem zweiten Extruder zugeführt und passierte diesen, wie bereits beschrieben, wobei sich ein geschichtetes, undeformiertes fleischähnliches Produkt ergab, das dem in dem US-Patent 39 70 761 beschriebenen Produkt gleicht

Während der Verarbeitung wurde Wasser durch die Ummantelungen geleitet, welche den ersten und zweiten Kopf des ersten Extruders umgaben; Dampf wurde durch die Ummantelungen geleitet, weiche den dritten, vierten und fünften Kopf umgaben. Die den ersten Ex truder betreffenden Daten sind in Tabelle I zusammen gestellt.

Tabelle I-I, Extruder

Ver- Damprfür Wasser für Temperatur Schnecken- Temperatur im such den Misch- den Misch- im Misch- geschwm- 3.κ.ορΓ 4,ΚορΓ Nr. zylinder zylinder zylinder dfgkeit-

(kg/Std.) (kc/minl

(U/min)

5_rKopf

Feuchtigr Dichte keitsgehfilt desProdes duktes

Produktes

(g/cm³)

1 180

2 200

3 200

4,3

99°C 99°C 99°C

263 263 263

82°C 121°C 79°C 124°G

121°C

79°C

124°C

0,45 0,45

Im Falle des Extruders Nr. 2 wurde Wasser in die Ummantelung geleitet, welche den ersten Kopf umgibt; in die Ummantelungen, welche die übrigen sechs Köpfe - umgeben, wurde Dampf eingeleitet und ebenso in die röhrenförmige Ausdehnung in Nachbarschaft des Extrusionsendes des Zylinders. Die drei Versuchsreihen im Falle des zweiten Zylinders waren einander sehr ähnlich; es herrschten folgende Bedingungen: Temperaturen in den Köpfen 3-8: 118°C, 146°C, 157-;63°C, 149°C, 140°Cund 129°C; Feuchtigkeitsgehalt des extrudierten Produktes: 29,6 Gew.-%; die Dichte des feuch- ten Produktes betrug 0,45-0,48 g/cm³.

Die fleischähnlichen Produkte, die bei den Versuchsreihen erhalten wurden, waren sehr gleichförmig und stellten dichte, im wesentlichen undeformierte, manuell trennbare, einzelne Schichten dar. Die fleischähn- liehen Produkte glichen im Aussehen und bezüglich der anderen organoleptischen Eigenschaften den fleischähnlichen Produkten, die in dem US-Patent 39 70 761 beschrieben sind.

Während des Betriebes des zweiten Extruders wurde eine Öffnung im vierten Kopf geöffnet und die Probe, die daraus entnommen wurde, bestand ungefähr zu 80% aus Feststoffen und zu 20% aus Dampf. Derselbe Versuch wurde beim fünften Kopf gemacht, indem dort eine Öffnung geöffnet wurde und die Probe, die dort daraus entnommen wurde, bestand zu ungefähr 20% aus wulstförmigen Feststoffen und zu 80% aus Dampf. Der Druck, der in dem vierten Kopf gemessen wurde, betrug ungefähr 27,5 N/cm² und es wird daher angenommen, daß zwischen dem vierten und siebten Kopf das auf Sojabasis beruhende Material in relativ kleine wulstartige Massen unterteilt wird, die in Gegenwart von Dampf gründlich und gleichförmig gekocht sind.

Nachdem die Betriebsdaten des zweiten Extruders aufgenommen worden waren, wurde dieser in noch be- so ladenem Zustand angehalten und der Zylinder geöffnet. Dabei zeigte sich, daß die Schneckensektionen 1-3 nur teilweise gefüllt waren, wobei das seilähnliche Produkt in der dritten Sektion etwas zerkleinert war. Die vierte Schnecke mit unterbrochenen Gängen war vollständig mit dem Produkt gefüllt und wies einen Materialstopfen auf. Die fünfte Schneckensektion und der größte Teil der sechsten Schneckensektion war nur teilweise mit zerteiltem, wulstartigem Material gefüllt, Der letzte Teil der sechsten Schraube und die ganze siebte Schraube w waren vollständig mit Matertal gefüllt und stellten einen zweiten Materialstopfen dar; dieser Materialstopfen erstreckte sich durch die Verlängerung oder den Plattenabstandhalter (8. Kopf) bis zur endständigen Extrusionsplatte. Im diesem letzten Teü wurde beobachtet, daß die Schichtung die fleischähnlichen Produkte gemäß der Erfindung ergab.

Beispiel II

Eine andere Reihe von experimentellen Versuchsreihen wurde mit dem doppelten Extruder unternommen.

Bei der Durchführung dieser Versuchsreihen wurden gewisse kleine Veränderungen vorgenommen, und zwar bezüglich der Details der Extruderausrüstung; in allen Fällen wurde jedoch eine Schnecke mit unterbrochenen Gängen verwendet, um einen Drosselpunkt in der Mitte der Längsausdehnung des Zylinders des zweiten Extruders zu schaffen; die anderen Schneckensektionen -waren für die Unterteilung des Materials geschaffen, nachdem dieses anfänglich gedrosselt, wiedergedrosselt und extrudiert worden war. Wieder wurde der erste Extruder verwendet, um das hauptsächlich aus pflanzlichen Protein bestehende Material heiß, fließfähig zu machen und im wesentlichen zu denaturieren. In allen wesentlichen Punkten glich der hier verwendete Apparat dem in den Zeichnungen dargestellten Apparat.

Die Produkte, welche bei diesen Versuchsreihen erhalten wurden, glichen im allgemeinen den Produkten, die in dem US-Patent 39 70 761 beschrieben sind. Die Produkte waren insbesondere dicht und zeigten eine Vielzahl von nebeneinanderliegenden, manuell trennbaren, undeformierten einzelnen Schichten.

Das trockene Material, das durch den doppelten Extrusionsapparat geführt wurde, glich exakt dem Material, das in Beispiel I verwendet wurde; Feuchtigkeit in Form von Wasser und/oder Dampf wurde zugeführt, und zwar in den Mischzytinder des ersten Extruders und in den Zylinder des zweiten Extruders, Zudem wurde der Einlaß des zweiten Extruders unterhalb des Extrusionsmundstücks des ersten Extruders angebracht und das Extrudat aus dem Extruder Nr. 1 fiel durch die Atmosphäre unter dem Einfluß der Schwerkraft in den zweiten Extruder.

Die in den Tabellen H und III zusammengestellten Daten wurden während dieser Versuchsreihen aufgenommen,

ι5

Tabelle U -1, Extruder

Ver	Dampf für	Wasser für	Scbrauben-	Temperatur im	opf Düse	Dichte
such	denMisch-	den Misch	gescbwiB-	3_rKopf 4rKopf 5.K		des
Nt,	zylipder	zylinder	digkeit			Produktes
	(kg/StdJ	(com/Sek,)	(U/MinO		(E/cm³)

160 140 180 160

8,0 7,0 7,8 7,0

263 263 263 263

163°C 149°C 151°C 111°C 132°C

!40⁰C 135°C 104⁰C 160⁰C

Ul⁰C 104⁰C 115°C 100⁰C

0,45

In allen Fällen zirkulierte Wasser um die Köpfe 1 und 2 und Dampf um die Köpfe 3,4 und 5. Tabelle III - 2. Extruder

Ver	Zusatz von	Extruder	Temperaturen	Kopf 6	Kopf 7	Ausdeh	Dichte des	Herstellungs-
such	Wasser zu	geschwin			nung	feuchten	geschwindig
Nr.	dem	digkeit				Materials	keit
	Extruder
	(kg/Std.)	(U/Min.)	Kopf 4 ΚορΓ5		(Kopf 8)	(g/cm³)	(kg/Min.)

0,82 0,59 0,14

130 130 130 130

132°C 133°C 126°C 143°C

144°C 144°C

144°C

137°C 139°C 138°C 137°C 143°C 143°C 151°C 138°C

143°C 143°C 160°C

0,40-0,45 16,3

0,45 14,5

0,46 14,5

0,45-0,51 14,5

Im zweiten Extruder zirkulierte Wasser um den ersten Kopf und Dampf zirkulierte um die Köpfe 2-6. Im Faüpder Köpfe 7 und 8 wurde die Temperatur automatisch gesteuert, und zwar mit Hilfe bekannter Vorrichtungen, um in ihnen eine im wesentlichen gleichmäßige Temperatur aufrechtzuerhalten. Diese Temperatursteuerung bestand darin, daß selektiv Dampf oder Wasser je nach Bedarf in die Ummantelungen ein· geführt wurde, welche den 7. und 8. Kopf umgaben.

Im Falle der vierten Versuchsreihe wurde ein Zerren und Aufblähen am endständigen Extrusionsmundstück des zweiten Extruders beobachtet. Dies wurde auf die Produktionsgeschwindigkeit in diesem Versuch zurückgeführt, welche ungefähr 16,3 kg pro Minute betrug. In den übrigen,Versuchsreihen 5-7 wurde die Herstellungsgeschwindigkeit erniedrigt und dies führte zu sehr stabilen Betriebsbedingungen und zu einem gleichförmig geschichteten, konsistenten Produkt

Die oben aufgerührten Beispiele zeigen, daß eine große Vielfalt von Betriebsbedingungen angewendet werden kann. Es wird angenommen, daß eine fast unbegrenzte Zahl von spezifischen Betriebsbedingungen verwendet werden kann, solange die Prinzipien der vorliegenden Erfindung beachtet werden.

Ein kommerziell brauchbarer Extruder hoher Leistung zur Herstellung von auf pflanzlichem Protein basierenden fleischähnlichen Produkten, die durch einzelne, undeformierte, manuell trennbare fleischähnliche Schichten gekennzeichnet sind, wurde beschrie ben. Mit dem erfindungsgemäßen Extrusionsapparat werden relativ hohe Herstellungsgeschwindigkeiten erreicht Die Arbeitsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht darin, daß das heiße, feuchte, im voraus behandelte pflanzliche Proteinmaterial durch einen Extruderzylinder passiert und die Bildung eines ersten Drosselpunktes des Materials in der Mitte zwischen den Enden des Zylinders verursacht; stromab von dem ersten Drosselpunkt wird das Material unterteilt, und zwar in Gegenwart von Dampf, damit das Material gründlich gekocht und befeuchtet wird; das unterteilte Material wird in der Nähe des Extrusionsendes des Zylinders wieder verdichtet und dann wird das Material als ein dichtes, geschichtetes fleischähnliches Produkt extrudiert Die Vorrichtung enthält vorzugsweise eine Vielzahl von speziell gestalteten, axial ausgerichteten Schneckenelementen innerhalb des Extruderzylinders, einschließlich einer in der Mitte gelegenen Schraube mit unterbrochenem Schneckengang, uir> den ersten Drosselpunkt zu bilden; weiterhin vorhanden ist eine axiale Verlängerung oder ein Plattenabstandhalter am Extrusionsende dex Zylinders, um die Schichtung des Endproduktes zu erleichtern. Der Herstellungsapparat enthält vorzugsweise ein Paar von Extrudern, um nacheinander das pflanzliche Proteinmaterial zu denaturieren und um es heiß und fließfähig zu machen, worauf das heiße Material als ein geschichtetes fleischähnliches Produkt von dem zweiten Extruder extrudiert werden kann.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch;

Vorrichtung zur Herstellung eines dichten, geschichteten, fleischähnlichen Erzeugnisses aus s einer pflanzliches Eiweiß und Wasser enthaltenden, erwärmten und denaturierten, vorzugsweise aus einem Extruder kommenden Masse mit einem Extruder, der ein längliches Schneckengehäuse mit einem Materialeinlaß an dem einen Ende zur Auf- ι ο nähme der Masse und an dem anderen Ende eine Düsenplatte aufweist und in dem eine längliche, um ihre Achse drehbare Schnecke angeordnet ist, die die Masse durch das Schneckengehäuse vom Einlaß bis zur Düsenplatte, die zwischen den Düsenöflhun- is gen einen Körper in Form einer Granate aufweist, fordert, dadurch gekennzeichnet, daß die Extruderschnecke (13) in Längsrichtung ausgerichtete, miteinander verbundene sieben Schneckensektionen {56,70,84, 88,98,112,126) aufweist, wobei

a) die erste Sektion (56) einen Wellenabschnitt (58) mit Schneckengängen (60) aufweist, deren Steigungslänge sich so ändert, daß sich der Abstand zwischen den Schneckengängen in Förderrichtung verringert,

b) die zweite Sektion (70) etoen in Förderrichtung sich konisch erweiternden Wellenabschnitt (72) mit Schneckengängen (74) aufweist, deren Gangtiefe sich längs des Wellenabschnitts (72) verringert, und die zweite Sektion (70) mit der ersten Sektion (56) durch eine Dampfsperre (76) in Verbindung steh?,

c) die dritte Sektion (?4) einen sich weiter konisch erweiternden Wellenabscb-dtt (85) mit Schnekkengängen (86) aufweist, deren Steigungswinkel größer als die der Schneckengänge (60) sind,

d) die vierte Sektion (88) einen Zylinderwellenabschnitt (90) mit Schneckengängen (92) aufweist, deren Steigungswinkel kleiner als die der *o Schneckengänge (86) sind und von denen die Hälfte zum Wellenabschnittsende hin in Förderrichtung unterbrochen sind (94),

e) die über eine Dampfsperre (96) mit der vierten Sektion (88) in Verbindung stehende fünfte Sektion (98) einen Wellenabschnitt (100) mit Schneckengängen (102) aufweist, deren Steigungswinkel größer als die der Schneckengänge (92) sind,

f) die mit der fünften Sektion (98) in Verbindung so stehende sechste Sektion (112) einen sich in Förderrichtung verjüngenden Wellenabschnitt (114) mit entsprechenden Schneckengängen (116) von zunehmender Tiefe aufweist, und

g) die mit der sechsten Sektion (112) in Verbindung stehende siebente Sektion (126) einen Zylinderwellenabschnitt (128) mit Schneckengängen (130) aufweist, deren Steigungswinkel größer als die der Schneckengänge (116) sind.

60