DE4206571A1

DE4206571A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Extrudieren von expandierendem Teig zu stückigen Lebensmitteln, Anwendung des Verfahrens sowie Extrudate mit offener Porung

Info

Publication number: DE4206571A1
Application number: DE4206571A
Authority: DE
Inventors: Heinz-Josef Schaaf
Original assignee: Schaaf Technologie GmbH
Current assignee: Schaaf Technologie GmbH
Priority date: 1992-03-02
Filing date: 1992-03-02
Publication date: 1993-12-16
Also published as: EP0583451A1; WO1993017592A1; DE4390863D2

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Kochextrusion von expandierendem Teig zu stückigen Lebensmitteln wie Snacks, Breakfast Cereals, Müslikomponenten, porösen Frucht-, Gemüse- oder Fleischextrudaten für Instant-Kindernahrung. Gegenstand der Erfindung ist auch die Anwendung eines solchen Verfahrens auf andersartige Produkte.

Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zum Extrudieren von expandierendem Teig zu stückigen Lebensmitteln und hat schließlich auch Extrudate mit offener Porung zum Gegenstand.

Es ist bekannt, daß erhitzter unter Druck stehender Teig an einer Düse durch Verdampfen der in ihm enthaltenen Flüssigkeit infolge der Druckdifferenz expandiert. Bekanntlich entzieht die Verdampfung dem Teig Wärme und Feuchte. Beides bewirkt, daß sich die Viskosität des Teiges erhöht, er sich verfestigt und die bei der Expansion gewonnene poröse Struktur beibehält.

Üblicherweise werden solche extrudierten Produkte entweder direkt an der Düse geschnitten oder aber als Stränge abgezogen, gegebenenfalls weiterbehandelt und dann mit geeigneten Schneidmaschinen in diesem Fall meist in größere Stücke geschnitten.

Bekannt ist dies beispielsweise aus "Breaktfast Cereals", American Association of Cereal Chemists, Inc., St. Paul, Minnesota (USA), Extrusion and Extruders, Seite 179. Unbedingte Voraussetzung hierfür war jedoch das Abziehen der Stränge von der Düse und ein aktives Zuführen einer dem Extruder nachgeschalteten Schneidmaschine. Der Einsatzbereich ist aber auf gesüßte Cerealien beschränkt, da bekannterweise Zuckerzusatz zur Extrusionsmischung die Elastizität des expandierten Produktes erhöht bzw. sein Erstarren hinauszögert. Dies ist im Prinzip auch durch erhöhte Feuchtigkeit der Extrusionsmischung zu erreichen, wodurch jedoch eine Fülle von möglichen Texturvarianten nicht herstellbar sind.

Andererseits findet bei an der Düse geschnittenen Produkten der erhebliche Teil der Teigexpansion erst nach dem der Schnitt stattgefunden hat, statt, wodurch sich abgerundete Formen und geschlossene Oberflächen ausbilden, analog wie bei expandierendem, in der Alltagssprache "gehendem" Hefegebäck oder Brotteig.

Diese Eigenschaft ist bei vielen Produkten aber erwünscht: beispielsweise erhält man auf diese Weise aus kreisrunden Düsenbohrungen von zylindrisch abgeschnittenen Teigstücken infolge der Expansion Produkte mit fast kugelförmiger Gestalt.

Die heute vielfältig verwendeten Extrudate im Bereich Snacks, Breakfast Cereals, Müslikomponenten, poröse Frucht-, Gemüse- oder Fleischextrudate für Instant-Kindernahrung dokumentieren mit ihren rundlichen Formen und geschlossener Oberfläche dieses Verhalten bei der Herstellung.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, von diesen durch die herkömmliche Herstellungsweise beschränkten Formen abzugehen und neue Formen mit natürlichem Aussehen vorzusehen. Gleichzeitig soll eine offene sichtbare Porung des Extrudats geschaffen werden, was zu besseren Rehydratationseigenschaften bei Instant-Produkten führen würde.

Erreicht wird dies erfindungsgemäß bei einem Verfahren der eingangs genannten Art dadurch, daß dem Extrusionsbereich ein Expansionsbereich nachgeschaltet wird, an dessen Ende das Extrudat abgeschnitten wird.

Bei der Maßnahme nach der Erfindung wird der Produktaustritt und die durch die Expansion hervorgerufene Längsbeschleunigung des Produktstranges ausgenutzt, um wesentlich einfacher und effizienter das Ziel: offene Poren und eine Ausformung zu erreichen. Die Beschränkungen des Standes der Technik, auch die Nachteile, daß der Strang, wenn er sich zu weit verfestigt hat, beim Schneidvorgang bröckelt, gelten durch die Maßnahme nach der Erfindung als überwunden. Auch ist der Einsatzbereich auf gesüßte Cerealien nicht mehr begrenzt.

Eine weitere Folge der Maßnahme nach der Erfindung ist, daß die Formgebung im Expansionsbereich anders als dies bisher der Fall war, bewußt, d. h. positiv beeinflußt werden kann. Es handelt sich um eine Steuerung auch der Expansionsformen und des Expansionsablaufs.

Durch die Maßnahme nach der Erfindung wird es möglich, vorzugsweise das Verhältnis der Querschnitte von Expansionsbereich zu Düsenbereich gemäß der erwünschten Expansion zu vergrößern bzw. allgemein gesagt zu verändern.

Hierzu kann die Längen- und Oberflächenbeschaffenheit der Expansionskammer bzw. des Expansionskanals so gewählt werden, daß der Teig vor dem Schneiden bereits ausreichend verfestigt ist, andererseits an der Innenwand der Kammer sich eine nicht so große Reibung des Teigs einstellt.

Die Expansionskammer kann mit einem die Produktoberfläche schonenden material wie PTFE ausgekleidet oder beschichtet sein.

Andererseits ist es auch möglich, ein Gleitmittel hierzu zwischen Außenumfang des Extrudats und Kammer zwischenzuschalten. Das Gleitmittel, bei dem es sich um Pflanzenöl, um nur ein Beispiel zu nennen, handeln kann, kann auch je nach den gewünschten Verhältnissen weiter vorne im Düsenkopf aufgegeben werden.

Durch das Schneiden im bereits expandierten Zustand werden die Poren des Extrudats geöffnet und neuartige Produkte ähnlich geschnittenem Brot entstehen.

Die der Erfindung zugrundeliegende Basismaßnahme, daß nämlich dem Extrusionsbereich ein Expansionsbereich nachgeschaltet wird, an dessen Ende das Extrudat abgeschnitten wird, läßt sich auch anwenden auf geschäumte poröse, durch Extrudieren aus Biopolymeren oder Kunststoffen hergestellte Produkte, die dann ebenfalls zu einer offenen Zellstruktur gelangen.

Gegenstand der Erfindung ist auch eine Vorrichtung zum Extrudieren von expandierendem Teig zu stückigen Lebensmitteln wie Snacks, Breakfast Cereals, Müslikomponenten, porösen Frucht-, Gemüse- oder Fleischextrudaten für Instant-Kindernahrung mit einem Kochextruder mit Extruderdüse, die sich auszeichnet durch eine in Fließrichtung des Teigs/Extrudats hinter dem Düsenkopf (1) angeordnete Expansionskammer (3), an deren Austrittsende die Schneidklinge (6) einer Schneidvorrichtung vorbeigeführt ist.

Hergestellt werden Extrudate mit offener Porung durch Kochextrudieren bei vorzugsweise 130-160°C, nach Expandieren einer Getreidemischung in einem umschlossenen Raum und anschließendem Abschneiden.

Die Erfindung soll nun mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert werden, in denen

Fig. 1 eine übliche Anordnung für ein an der Düse geschnittenes Produkt; die

Fig. 2 und 3 eine erfindungsgemäß ausgebildete Anordnung zeigen.

Fig. 1 zeigt die übliche Anordnung für an der Düse geschnittene Produkte. Die üblicherweise rotierende Schneidvorrichtung 5 besitzt eine oder mehrere Schneidklingen 6, welche an der Düsenöffnung vorbeistreicht bzw. vorbei streichen. Die Düsenöffnung selbst dient hierbei gleichzeitig als Schneidkante 4.

Beim Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung, wie in Fig. 2 und 3 gezeigt, wird hinter der Extruderdüse eine Kammer angeordnet, in welcher vor dem Schneiden die Expansion des Teiges stattfindet. Man sieht, daß vor der Düsenöffnung 2 eine Expansionskammer 3 vorgesehen ist, welche im Querschnitt größer als der Düsenquerschnitt ausgestaltet wird. Das Verhältnis der beiden Querschnitte richtet sich nach der zu erwartenden oder erwünschten Expansion.

Die geometrische Form des Querschnitts der Expansionskammer kann der der Düsenöffnung entsprechen (z. B. kreisförmige Düsenöffnung und kreisförmige Expansionskammer) oder aber sich von dieser unterscheiden (z. B. kreisförmige Düsenöffnung und quadratischer Querschnitt der Expansionskammer). Hierdurch ist es möglich, gezielt die Form des Extrudats während der Expansion zu beeinflussen. Die Länge des Kanals wird - in Abhängigkeit von der Beschaffenheit des Teiges - so gewählt, daß einerseits vor dem Schneiden eine genügende Verfestigung des expandierten Teiges eingetreten ist, andererseits die Reibung des Teiges an der Innenwand der Kammer nicht zu groß wird und ein Aufreißen des Extrudats bewirkt, oder die Expansion hemmt. Die Länge der Kammer wird auch dadurch beschränkt, daß eine zu starke Verfestigung des Teiges dessen Elastizität herabsetzt und das Schnittergebnis, z. B. in Form von Bröseln oder Bruch, beeinträchtigt.

Bei der Extrusion von Cerealien wird man bei Kammerlängen von etwa 15 bis 100 mm gute Ergebnisse erhalten.

Die Länge der Kammer beeinflußt die Reibung des Teiges an der Wandung ebenso wie deren Querschnitt im Verhältnis zur Expansion.

Durch die Wahl geeigneter Werkstoffe mit geringer Reibung, z. B. PTFE oder durch Beschichtung kann die Reibung in der Kammer herabgesetzt werden, sofern dies gewünscht wird.

Eine Beeinflussung der Reibung oder der Ausformung oder der Oberflächengüte des Extrudats ist auch durch sich vergrößernde oder verkleinernde Querschnitte der Kammer möglich.

Die Expansionskammer wird vorzugsweise so ausgebildet, daß diese am Ausgang eine Schneidkante 4 ausbildet, an welcher die Schneidklinge 6 vorbeistreicht.

Beispiele Beispiel 1

Kochextrusion-Getreidemischung 19% Feuchte
Extrusionstemperatur 145 Grad C
Düsenbohrung 2 mm
Kammer-Querschnitt rund, 8 mm Durchmesser
Kammer-Länge, 40 mm
Abschnitt-Länge 2 mm
Produkt: Extrudat mit offener Porung, ca. 8 mm Durchmesser, 2 mm dick, zur Verwendung in Müsli-Zubereitungen und Müsliriegeln.

Beispiel 2

Kochextrusion-Getreidemischung mit Trockengemüse und Gemüsebrei,
22% Feuchte
Extrusionstemperatur 138 Grad C
Düsenbohrung 3 mm
Kammer-Querschnitt oval, 10 mm × 7 mm
Kammer-Länge 50 mm
Abschnitt-Länge 3,5 mm
Produkt: Extrudat mit offener Porung zur Verwendung in Fertigsuppen- Zubereitungen und in Trocken-Milch-Fertigbreien

Beispiel 3

Kochextrusion-Getreidemischung, 20% Feuchte
Extrusionstemperatur 155 Grad C
Düsenbohrung 2,5 mm
Kammer-Querschnitt Quadrisch , 7 mm × 7 mm
Kammer-Länge 35 mm
Abschnitt-Länge 7 mm
Produkt: Extrudat mit offener Porung, in Würfelform zur Verwendung als Croutons (nach der Extrusion bei 170 Grad Fett-Temperatur 11 Sekunden fritiert) oder als Semmel-Würfel (nach der Extrusion bei 200 Grad C 25 Sekunden getoastet)

Claims

1. Verfahren zur Kochextrusion von expandierendem Teig zu stückigen Lebensmitteln wie Snacks, Breakfast Cereals, Müslikomponenten, porösen Frucht-, Gemüse- oder Fleischextrudaten für Instant-Kindernahrung, dadurch gekennzeichnet, daß dem Extrusionsbereich ein Expansionsbereich nachgeschaltet wird, an dessen Ende das Extrudat abgeschnitten wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der Querschnitte von Expansionsbereich zu Düsenbereich gemäß der erwünschten Expansion vergrößert wird.

3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Längen- und Oberflächen beschaffenheit von Expansionskammer bzw. Expansionskanal so gewählt werden, daß der Teig vor den Schneiden bereits ausreichend verfestigt ist, andererseits an der Innenwand der Kammer sich eine nicht so große Reibung des Teigs einstellt.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Expansionskammer mit einem die Produktoberfläche schonenden Material wie PTFE ausgekleidet oder beschichtet ist.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Reibung oder Ausformung der Oberflächengüte des Extrudats beeinflußbar ist durch sich über die Kammererstreckung hinsichtlich Größe und/oder Form verändernde Querschnitte.

6. Anwendung des bezüglich der Kochextrusion beschriebenen Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5 auf geschäumte poröse durch Extrudieren aus Biopolymeren oder Kunststoffen hergestellte Produkte mit offener Zellstruktur.

7. Anwendung nach Anspruch 6 auf das Gebiet der Filtertechnik oder in der Biotechnologie.

8. Vorrichtung zum Extrudieren von expandierendem Teig zu stückigen Lebensmitteln wie Snacks, Breakfast Cereals, Müslikomponenten, porösen Frucht-, Gemüse- oder Fleischextrudaten für Instant-Kindernahrung mit einem Kochextruder mit Extruderdüse, gekennzeichnet durch eine in Fließrichtung des Teigs/Extrudats hinter dem Düsenkopf (1) angeordnete Expansionskammer (3), an deren Austrittsende die Schneidklinge (6) einer Schneidvorrichtung vorbeigeführt ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Expansionskammer (3) achsparallel zur Düsenöffnung (2) angeordnet ist.

10. Vorrichtung zur Kochextrusion nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehachse von Schneidvorrichtung (5) und Düsenkopf (1) parallel versetzt angeordnet sind.

11. Extrudate mit offener Porung, hergestellt durch Koch extrudieren bei vorzugsweise 130-160°C, Nachexpan dieren einer Getreidemischung in einem umschlossenen Raum und anschließendem Abschneiden.

12. Extrudat mit offener Porung, hergestellt durch Extrusion bei hohen Temperaturen von Biopolymeren oder Kunststoffen und Nachexpansion in einem umschlossenen begrenzten Raum und anschließenden Abschneiden.