DE60030537T2

DE60030537T2 - Protein-Stärke Zusammensetzung und Fleischemulsion enthaltend diese Zusammensetzung

Info

Publication number: DE60030537T2
Application number: DE60030537T
Authority: DE
Inventors: Iue Chung St. Louis Cho; Charles Edward St. Louis Coco; Gregory A. Collinsville Bates
Original assignee: Solae LLC
Current assignee: Solae LLC
Priority date: 2000-04-17
Filing date: 2000-04-17
Publication date: 2007-06-14
Anticipated expiration: 2020-04-18
Also published as: DE60030537D1; ATE338472T1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Protein-Stärke-Zusammensetzung mit einer geringen Viskosität und einer hohen Gelfestigkeit sowie eine Fleischemulsion, die dieselbe enthält und ein Verfahren zur Herstellung der Protein-Stärke-Zusammensetzung und der Fleischemulsion. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Protein-Stärke-Zusammensetzung, die ein Komplex aus einem Proteinmaterial und einer Stärke enthält, wobei die Stärke im Wesentlichen in ihrem nativen nichtgelatinierten Zustand ist, und eine Fleischemulsion dieselbe enthält.
Proteinmaterialien werden vielfach verwendet, um Fleischprodukte zu ergänzen, da Fleisch weltweit knapper und viel teurer ist als Proteinmaterialien, welche relativ reichlich vorhanden sind. Sojaproteinmaterialien zum Beispiel wie Soja-Isolierstoffe und Sojakonzentrate werden allgemein verwendet als Fleischersatz oder als Fleischverlängerer. Die Proteinmaterialien können in unterschiedlichen Formen von Fleischprodukten verwendet werden, zum Beispiel kann ein Proteinmaterial mit Hackfleisch vermischt werden, um Frikadellen auszubilden, die für Hamburger, Hackbraten oder andere gehackte Fleischanwendungen brauchbar sind, oder ein Proteinmaterial kann mit dem Fleisch vermischt werden und in eine Umhüllung gefüllt werden, um Frankfurter, Würstchen oder ähnliche Produkte auszubilden.
Proteinmaterialien können mit Pflanzenbestandteilen kombiniert werden, um die Kosten für die Produktion der Fleischemulsionen aus den Proteinmaterialien zu reduzieren und um Fleischemulsionen bereitzustellen, die verbesserte fleischähnliche Merkmale aufweisen. Zum Beispiel kann Weizenmehl mit einem pflanzlichen Proteinmaterial getrocknet werden, wie zum Beispiel mit einem Sojaprotein-Isolierstoff, um eine Zusammensetzung herzustellen, die brauchbar ist als ein fleischverlängernder Bestandteil in einer Tierfutteremulsion, welche der Emulsion infolge der Pasteurisierung Gelfestigkeit verleiht.
Kohlenhydrate aus Pflanzenmaterialien werden allgemein zusammen mit Proteinmaterialien verwendet, um den Proteinmaterialien und den Fleischemulsionen, die solche Proteinmaterialien enthalten, gewünschte Merkmale zu verleihen. Stärke ist insbesondere ein nützliches Kohlenhydrat zur Verwendung in Kombination mit Proteinmaterialien, da Stärke reichlich vorhanden ist und die Beschaffenheit und den Geschmack von Fleischemulsionen, die mit einem ergänzenden Proteinmaterial ausgebildet sind, verbessern kann.
Fleischemulsionen, die ein Proteinmaterial enthalten, das mit Stärke vermischt wurde, weisen verbesserte Merkmale der Absorption von Feuchtigkeit und Fett auf, was nach dem Kochen der Fleischemulsion zu einem verbesserten Geschmack und zu mehr Zartheit führt. Bei einer Testreihe, die die Fähigkeit der Feuchtigkeitsbindung von Sojaproteinen und einem Füllstoff verglichen, der aus einem kaltgemischten Sojaprotein und Stärke zusammengesetzt war, fand man heraus, dass der Füllstoff eine höhere Kapazität der Feuchtigkeitsbindung aufwies, weshalb dieser als das bevorzugte Material zur Bildung von Fleischemulsionen bestimmt wurde. I. Rogov & Dianova, Study of the Hygroscopic Properties of Meat and Meat Products, Myasnaya Industriya SSSR, Nr. 12, S. 29–31 (1978).
Trockengemischte oder kaltgemischte Protein- und Stärkemischungen verleihen einer Fleischemulsion auch nach dem Kochen der Emulsion eine relativ geringe Gelfestigkeit und Emulsionsstabilität, auch wenn diese die gewünschten Merkmale der Feuchtigkeits- und Fettabsorption in einer Fleischemulsion bereitstellen. Die Gelfestigkeit und die Emulsionsstabilität sind in einer Fleischemulsion wünschenswerte Eigenschaften, damit die Fleischemulsion eine feste fleischähnliche Beschaffenheit mit einem stabilen Protein- und Feuchtigkeitsniveau aufweist.
Ein Stärke-Protein-Komplex mit einer erhöhten Gelfestigkeit und Emulsionsstabilität wird in der US-Patentschrift Nr. 4,159,962 an Hermansson offenbart. Der Stärke-Protein-Komplex wird gebildet durch Erhitzen der Stärke mit einer wässrigen Kasein-Lösung bei einer Temperatur, die über der Gelatinierungstemperatur der Stärke liegt. Das Kaseinprotein bildet einen Komplex mit gelatinierten Stärkegranulaten aus. Der Grad der Gelfestigkeit des Komplexes ist höher als der des Kaseins selbst und die Emulsionsstabilität des Proteins ist erhöht.
Die Gelatinierung von Stärke in der Gegenwart des Proteins zur Ausbildung eines Protein-Stärke-Komplexes erhöht neben der Verbesserung der Gelfestigkeit und der Emulsionsstabilität des Proteins die Viskosität des Komplexes im Vergleich zu einer Trockenmischung aus dem Protein und der Stärke in einem überaus hohen Maße, sowie auch die eines Fleischemulsionsmaterials, das den Komplex enthält, im Vergleich zu einer Fleischemulsion, die eine trocken- oder kaltgemischte Mischung aus Proteinen und Stärke enthält.
Die Verarbeitung des Protein-Stärke-Komplexes mit hoher Viskosität zu einer Fleischemulsion und die Verarbeitung des entstandenen Fleischemulsionsmaterials mit hoher Viskosität ist schwierig und im industriellen Maßstab kostenaufwändig, da die Materialien mit hoher Viskosität nicht leicht fließen.
Was aus diesem Grund benötigt wird, ist ein Verfahren zur Bildung einer Protein-Stärke-Zusammensetzung mit hoher Viskosität und einer Fleischemulsion, die eben diese enthält und welche nach dem Kochen eine hohe Gelfestigkeit und Emulsionsstabilität aufweist.
Die vorliegende Erfindung ist eine Protein-Stärke-Zusammensetzung, welche den Vorteil aufweist, im Vergleich zu Materialien des bisherigen Standes der Technik eine relativ geringe Viskosität im Wasser zu besitzen und welche dennoch in der Lage ist, durch Kochen ein festes Gel auszubilden. Die Protein-Stärke-Zusammensetzung enthält ein denaturiertes Proteinmaterial und ein Stärkematerial. Das Proteinmaterial und das Stärkematerial sind komplexiert, das Stärkematerial befindet sich jedoch im Wesentlichen in einem nicht gelatinierten Zustand.
Bei einer Ausführungsform der Erfindung ist mindestens ein Teil des Stärkematerials der Protein-Stärke-Zusammensetzung teilweise im Proteinmaterial eingekapselt.
Bezüglich eines anderen Aspektes ist die Erfindung eine Fleischemulsion, die eine Protein-Stärke-Zusammensetzung und ein Fleischmaterial enthält, welche miteinander vermischt sind. Die Protein-Stärke-Zusammensetzung ist aus einem Proteinmaterial und einem Stärkematerial hergestellt, wobei das Proteinmaterial und das Stärkematerial komplexiert sind und das Stärkematerial im Wesentlichen in einem nicht gelatinierten Zustand ist.
Bei einem noch anderen Aspekt ist die Erfindung ein Verfahren zur Ausbildung einer Protein-Stärke-Zusammensetzung mit einer geringen Viskosität, welche nach dem Kochen eine hohe Gelfestigkeit und Emulsionsstabilität aufweist. Ein wässriger Brei aus einem Proteinmaterial wird gebildet. Der Brei aus dem Proteinmaterial wird bei einer Temperatur und während einer Zeitspanne behandelt, die wirksam sind, um das Proteinmaterial zu denaturieren. Ein nichtgelatiniertes Stärkematerial wird dann zu dem Brei aus dem denaturierten Protein bei einer Temperatur des Breies, die unterhalb der Gelatinierungstemperatur des Stärkematerials liegt, hinzugegeben. Der Brei aus dem denaturierten Proteinmaterial und dem Stärkematerial wird unter Bedingungen sprühgetrocknet, die ausreichend sind, um im Wesentlichen das Proteinmaterial und das Stärkematerial zu verbinden, wobei diese jedoch nicht ausreichen, um das Stärkematerial zum Zweck der Ausbildung der Protein-Stärke-Zusammensetzung im Wesentlichen zu gelatinieren.
Bei einem noch weiteren Aspekt ist die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Bildung einer Fleischemulsion mit einer geringen Viskosität, welche nach dem Kochen eine hohe Gelfestigkeit und Emulsionsstabilität beibehält. Eine Protein-Stärke-Zusammensetzung wird bereitgestellt, die ein Stärkematerial enthält, das mit einem Proteinmaterial verbunden ist, wobei das Stärkematerial im Wesentlichen in seinem nativen, nicht gelatinierten Zustand ist. Ein wässriger Brei wird aus der Protein-Stärke-Zusammensetzung gebildet, und der Brei wird mit einem Fleischmaterial vermischt, um eine Fleischemulsion auszubilden.
Die Protein-Stärke-Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung weist eine geringe Viskosität auf, die gut geeignet ist für Fleischemulsionen, die in großem industriellen Umfang produziert werden, wobei sie jedoch eine Gelfestigkeit und eine Emulsionsstabilität aufweist, die vergleichbar ist mit einem gelatinierten Stärke-Protein-Komplex, sobald die Zusammensetzung gekocht wurde. Vor dem Kochen der Protein-Stärke-Zusammensetzung der Erfindung oder einer Fleischemulsion, die diese Zusammensetzung enthält, wird die Stärke der Protein-Stärke-Zusammensetzung mit dem Protein verbunden, das in Wesentlichen in seinem nativen, nicht gelatinierten Zustand ist. Dies reduziert im Wesentlichen die Viskosität der Protein-Stärke-Zusammensetzung bezogen auf einen gelatinierten Stärke-Protein-Komplex, da die gelatinierte Stärke eine viel höhere Viskosität aufweist als die nicht gelatinierte Stärke. Nach dem Kochen der Protein-Stärke-Zusammensetzung oder einer Fleischemulsion, die die Protein-Stärke-Zusammensetzung enthält, komplexieren ferner das eng assoziierte Protein und die Stärke, da die Stärke durch die Kochtemperatur gelatiniert wurde, wodurch im Vergleich zu einer trocken- oder kaltgemischten Mischung des Proteins und der Stärke eine hohe Gelfestigkeit und Emulsionsstabilität entstehen.
1 ist ein Foto der Protein-Stärke-Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung, das das nicht gelatinierte Stärkematerial, das in das Proteinmaterial eingekapselt ist, darstellt.
Bei der Verwendung in diesem Zusammenhang wird die gelatinierte Stärke als eine Stärke definiert, die im Verhältnis zu ihrem nativen Zustand als ein Resultat der Behandlung bei einer Temperatur, einem Druck oder einem mechanischen Aufspalten hydratisiert und aufgeschwemmt wurde, wobei diese ausreichend sind, um die Struktur der nativen Stärke zu zerstören. Die gelatinierte Stärke weist eine höhere Viskosität im Wasser auf als die native, nicht gelatinierte Stärke, da die aufgeschwemmten gelatinierten Stärkegranulate in engem Reibungskontakt zueinander stehen und da einige der aufgeschwemmten Stärkegranulate die Amylose aufbrechen, welche sofort den Wasserstoff bindet, um ein Gel auszubilden. Die nicht gelatinierte Stärke wird in diesem Zusammenhang definiert als eine Stärke in ihrem nativen Zustand, welche nicht gelatiniert wurde.
Das Proteinmaterial, das im Verfahren der vorliegenden Erfindung verwendet wird, um eine Protein-Stärke-Zusammensetzung auszubilden, sollte in der Lage sein, eine Emulsion mit einem Fleischmaterial, wie zum Beispiel ein Hackfleisch, auszubilden, wenn das Proteinmaterial und das Fleischmaterial in einer wässrigen Mischung miteinander vermischt werden. Das Proteinmaterial sollte aus diesem Grunde bei einem neutralen pH-Wert nicht übermäßig wasserlöslich sein. Vorzugsweise weisen die Proteine in dem Proteinmaterial ein assoziiertes durchschnittliches Molekulargewicht von mehr als 30.000 Daltons auf und bevorzugter mehr als 100.000 Daltons und insbesondere zwischen 100.000 und 360.000 Daltons, um zu gewährleisten, dass das Proteinmaterial bei einem neutralen pH-Wert nicht übermäßig wasserlöslich ist.
Das Proteinmaterial, das im Verfahren der vorliegenden Erfindung verwendet wird, um die Protein-Stärke-Zusammensetzung auszubilden, kann ein tierisches Proteinmaterial oder ein pflanzliches Proteinmaterial sein. Bei einer Ausführungsform der Erfindung kann Kasein als das Proteinmaterial verwendet werden. Kasein wird durch Koagulation von geronnener Milch der Magermilch aufbereitet. Das Kasein wird durch Säurekoagulation, natürliche Aussäuerung oder Koagulation des Kälbermagens koaguliert. Um eine Säurekoagulation des Kaseins durchzuführen, wird eine geeignete Säure, vorzugsweise Hydrochloridsäure zur Milch hinzugegeben, um den pH-Wert der Milch bis zu etwa dem isoelektrischen Punkt des Kaseins zu senken, vorzugsweise bis zu einem pH-Wert von etwa 4 bis etwa 5, und insbesondere bis zu einem pH-Wert von etwa 4,6 bis etwa 4,8. Um die Koagulation des Kaseins mittels natürlicher Säuerung durchzuführen, wird die Milch in einem Fass gelagert, damit sie fermentiert, was zur Bildung von Milchsäure führt. Die Milch wird während einer ausreichenden Zeitspanne fermentiert, damit die gebildete Milchsäure einen wesentlichen Teil des Kaseins in der Milch koaguliert. Um die Koagulation des Kaseins mit dem Kälbermagen durchzuführen, wird zur Milch genügend Kälbermagen hinzugegeben, um einen wesentlichen Teil des Kaseins in der Milch zu präzipitieren. Kasein, das durch koagulierte Säure, natürliche Aussäuerung und durch Kälbermagen präzipitiert wurde, ist über zahlreiche Hersteller oder Lieferanten beziehbar.
Vorzugsweise ist das Proteinmaterial ein pflanzliches Proteinmaterial, da pflanzliche Proteinmaterialien kostengünstig, reichlich vorhanden und gut geeignet sind für die Bildung einer Protein-Stärke-Zusammensetzung. Sojaprotein-Isolierstoffe, Sojakonzentrate oder Sojamehl sind die bevorzugten Proteinmaterialien, die im Verfahren zur Bildung der Protein-Stärke-Zusammensetzung verwendet werden, obwohl die Protein-Stärke-Zusammensetzung auch aus anderen Quellen pflanzlicher Proteine und Pflanzenproteinen gebildet werden kann, wie z.B. aus Erbsen, Weizen und Rübsamen.
Sojamehl, entsprechend der Verwendung des Begriffes in diesem Zusammenhang, bezieht sich auf eine aufgebrochene Form eines fettarmen Sojabohnen-Materials, vorzugsweise mit weniger als 1% Öl, welches aus Partikeln besteht, die eine solche Größe aufweisen, dass die Partikel ein Siebgewebe Nr. 100 (US-Standard) passieren können. Das Sojabohnen-Material kann Sojakuchen, -chips, -flocken, -mehl oder eine Mischung aus diesen Materialien sein, welche mittels eines herkömmlichen Mahlverfahrens zu einem Sojamehl zerstoßen werden. Das Sojamehl weist einen Gehalt an Sojaproteinen von etwa 40% bis etwa 60% auf.
Sojakonzentrate, entsprechend der Verwendung des Begriffes in diesem Zusammenhang, beziehen sich auf ein Sojaprotein-Material, das etwa 60% bis etwa 80% an Sojaproteinen enthält. Das Sojakonzentrat wird vorzugsweise hergestellt durch ein im Handel beziehbares fettarmes Material aus Sojaflocken, aus denen das Öl mittels Lösungsmittelextraktion entfernt wurde. Das Sojakonzentrat wird hergestellt durch Waschen des Sojaflocken-Materials mit einem wässrigen Lösungsmittel bei einem pH-Wert von etwa dem des isoelektrischen Punktes des Sojaproteins, vorzugsweise bei einem pH-Wert von etwa 4 bis etwa 5, und insbesondere bei einem pH-Wert von etwa 4,4 bis etwa 4,6. Das isolektrische Waschen entfernt eine große Menge der wasserlöslichen Kohlendydrate und anderen wasserlöslichen Bestandteilen aus den Flocken, entfernt jedoch wenig von dem Protein, wodurch ein Sojakonzentrat ausgebildet wird, welches nach dem isoelektrischen Waschen getrocknet wird.
Sojaprotein-Isolierstoffe, entsprechend der Verwendung des Begriffes in diesem Zusammenhang, beziehen sich auf ein Sojaproteinmaterial, das einen Proteingehalt von etwa 80% oder mehr enthält, vorzugsweise einen Proteingehalt von etwa 90% oder mehr, und insbesondere einen Proteingehalt von etwa 95% oder mehr. Bei einer insbesondere bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Proteinmaterial, das in dem Verfahren der Erfindung verwendet wird, aufgrund des hohen Proteingehaltes des Sojaprotein-Isolierstoffes ein Sojaprotein-Isolierstoff.
Der Sojaprotein-Isolierstoff wird vorzugsweise aus einem handelsüblichen fettarmen Sojaflocken-Material hergestellt, aus dem das Öl durch Lösungsmittelextraktion entfernt wurde. Das Sojaflocken-Material wird mit einer wässrigen Alkalin-Lösung extrahiert, typischerweise mit einer Lösung aus Kalziumhydroxid oder Natriumhydroxid mit einem pH-Wert von etwa 8 bis etwa 10, um ein Extrakt auszubilden, das das Protein sowie wasserlösliche Bestandteile des Sojaflocken-Materials enthält, welches von den nicht löslichen Fasern und Zellulosematerialen der Flocken getrennt wird. Der Extrakt wird dann mit einer Säure behandelt, um den pH-Wert des Extraktes bis zu etwa dem isoelektrischen Punkt des Proteins zu senken, vorzugsweise bis zu einem pH-Wert von etwa 4 bis etwa 5, und insbesondere bis zu einem pH-Wert von etwa 4,4 bis etwa 4,6, wodurch das Protein ausfällt. Das Protein wird dann aus dem Extrakt getrennt und unter Anwendung herkömmlicher Trennungs- und Trocknungsmittel getrocknet, um den Sojaprotein-Isolierstoff auszubilden.
Das Proteinmaterial kann ein modifiziertes Proteinmaterial sein, wobei das Proteinmaterial durch bekannte Verfahren zur Erhöhung der Eignung des Proteinmaterials zum Zweck der Verwendung in einer Fleischemulsion modifiziert wird. Zum Beispiel ist ein bevorzugtes Proteinmaterial ein modifizierter Sojaprotein-Isolierstoff mit einem erhöhten Weißegrad, wie es in der US-Patentschrift Nr. 4,309,344 beschrieben ist, welche hier durch Bezug eingefügt ist. Der modifizierte Sojaprotein-Isolierstoff mit einem erhöhten Weißegrad wird aufbereitet durch Erhitzen einer wässrigen Lösung eines ausgefällten Sojaprotein-Isolierstoffes, der etwa 20% bis etwa 30% des Gewichtes der Lösung ausmacht, auf eine Temperatur von etwa 115°F bi etwa 145°F während etwa 1 bis etwa 300 Sekunden, gefolgt von der Konzentration des ausgefällten Proteins bis zu einem soliden Niveau von etwa 44%.
Sojaprotein-Isolierstoffe und modifizierte Sojaprotein-Isolierstoffe, die im Zuge des Verfahrens der Erfindung nützlich sind, können kommerziell erworben werden. Handelsübliche Sojaprotein-Isolierstoffe, die in der Erfindung verwendet werden können, umfassen das „Supro 500E", welches ein modifizierter Sojaprotein-Isolierstoff ist, und „Supro 515", wobei beide über Protein Technologies International, Checkerboard Square, St. Louis, Missouri beziehbar sind. Im Folgenden wird das Verfahren der Bildung der Protein-Stärke-Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung im Hinblick auf einen Sojaprotein-Isolierstoff beschrieben, wobei jedoch auch andere Proteinmaterialien in einer ähnlichen Weise verwendet werden können.
Ein wässriger Brei wird aus dem Material des Sojaprotein-Isolierstoffes hergestellt. Vorzugsweise bestehen etwa 2% bis etwa 30% des Gewichtes des wässrigen Breies aus dem Sojaprotein-Isolierstoff, und insbesondere weist dessen Gewicht etwa 15% bis etwa 20% des Sojaprotein-Isolierstoffes auf. Der Sojaprotein-Isolierstoff wird mit dem Brei während einer Zeitdauer vermischt, die ausreichend ist, um den Brei durch Rühren, Schütteln oder Mischen des Breies mit jedem herkömmlichen Mittel zum Rühren, Schütteln oder Mischen, das in der Lage ist, den Proteinbrei zu mischen, gründlich vermischt. Vorzugsweise wird der Brei während etwa 15 Minuten bis zu etwa 1 Stunde und insbesondere während etwa 30 Minuten bis zu etwa 45 Minuten bei Raumtemperatur vermischt.
Der Brei aus dem Sojaproteinmaterial wird behandelt, um das Proteinmaterial zu denaturieren. Das Proteinmaterial wird denaturiert, um das Proteinmaterial zu entfalten, so dass der Protein-Stärke-Komplex gebildet werden kann und das Gel und die Emulsion, die die Eigenschaften des Proteinmaterials bestimmen, verbessert werden. Das Proteinmaterial kann durch Wärme denaturiert werden, indem es bei einer Temperatur und während einer Zeitdauer behandelt wird, die ausreichend ist, um das Sojaproteinmaterial zu denaturieren. Zum Beispiel kann das Proteinmaterial denaturiert werden, indem der Brei bei einer Temperatur von etwa 75°C bis zu etwa 160°C während einer Zeitspanne von etwa 2 Sekunden bis zu etwa 2 Stunden behandelt wird.
Das bevorzugte Verfahren zur Denaturierung des Sojaproteinmaterials besteht in der Behandlung des Breies aus dem Proteinmaterial bei einer Temperatur, die über der Raumtemperatur liegt, indem unter Druck und während einer Zeitdauer, die ausreichend ist, um das Proteinmaterial im Wesentlichen zu denaturieren, ein Strom in den Brei injiziert wird, weshalb dies als "Jet-Kochen" definiert wird. Das Jet-Kochen von Breien aus dem Proteinmaterial, um das Proteinmaterial zu denaturieren, ist allgemein bekannt und in der Technik gebräuchlich. Die folgende Beschreibung ist ein bevorzugtes Verfahren des Jet-Kochens eines Breies aus einem Sojaproteinmaterial, wobei jedoch die Erfindung nicht auf das beschriebene Verfahren beschränkt ist und jedes bekannte Verfahren des Jet-Kochens von Proteinbreien mit einbezieht.
Ein Brei aus einem Proteinmaterial wird in einen Feed-Tank eines Jet-Kochers hineingegeben, wo das Sojaproteinmaterial durch einen Mixer, welcher den Brei schüttelt, als Suspension erhalten bleibt. Der Brei aus dem Proteinmaterial wird vom Feed-Tank zu einen Pumpe geleitet, welche den Brei durch ein Reaktorrohr pumpt. Der Strom wird unter Druck in den Brei aus dem Sojaproteinmaterial injiziert, wenn der Brei in das Reaktorrohr eintritt, wobei der Brei sofort auf die gewünschte Temperatur erhitzt wird. Die Temperatur wird durch Anpassung des Drucks des injizierten Stromes eingestellt und beträgt vorzugsweise etwa 85°C bis etwa 155°C, insbesondere etwa 150°C. Der Brei wird bei einer erhöhten Temperatur während etwa 5 Sekunden bis zu etwa 15 Sekunden behandelt, wobei dieser bei geringeren Temperaturen länger behandelt wird, und wobei die Behandlungsdauer durch die Durchflussrate des Breies durch das Reaktorrohr gesteuert wird. Vorzugsweise beträgt die Durchflussrate etwa 18,5 lbs/Min., und die Kochzeit beträgt etwa 9 Sekunden.
Nach dem Erhitzen zum Zweck der Denaturierung des Proteinmaterials im Brei wird der Brei auf eine Temperatur abgekühlt, die unterhalb der Gelatinierungstemperatur der Stärke liegt, mit der das Proteinmaterial kombiniert werden soll. Das Abkühlen kann durch herkömmliche Verfahren wie dem Ruhen des Breies bei Raumtemperatur, bis dieser abgekühlt ist, das Abkühlen des Breies in einem Kühlschrank oder das Abkühlen des Breies in einem Eisbad stattfinden.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird der Brei mit dem Proteinmaterial nach dem Jet-Kochen aus dem Reaktorrohr des Jet-Kochers in eine Vakuumkammer abgeführt, um den Brei durch Blitzkühlen abzukühlen. Der Druck des Breies sinkt augenblicklich auf den Druck der Vakuumkammer herab, welcher vorzugsweise bei etwa 25 bis etwa 30 mm Hg liegt. Der Druckabfall kühlt den Brei augenblicklich bis zu einer Temperatur von etwa 30°C bis etwa 60°C ab, und auf etwa 55°C, wenn der Brei im Zuge des Verfahrens des Jet-Kochens bei einer Temperatur von etwa 150°C behandelt wurde.
Nachdem der Brei mit dem Sojaproteinmaterial denaturiert und abgekühlt wurde, wird ein Stärkematerial mit dem Brei aus dem Proteinmaterial kombiniert und vermischt. Es ist wichtig, dass das Stärkematerial erst dann zu dem Brei aus dem Proteinmaterial hinzugefügt wird, wenn sich die Temperatur des Breies aus dem Proteinmaterial unterhalb der Gelatinierungstemperatur des Stärkematerials befindet, so dass das Stärkematerial keinen Temperaturen ausgesetzt wird, welche die Stärke zu früh gelatinieren würden. Vorzugsweise wird das Stärkematerial zu dem Brei mit dem Proteinmaterial gegeben, wenn die Temperatur des Breies mit dem Proteinmaterial etwa 25°C bis etwa 45°C beträgt.
Das Stärkematerial, das verwendet wird, um die Protein-Stärke-Zusammensetzung auszubilden, ist eine natürlich vorkommende Stärke. Das Stärkematerial kann von einer Vielzahl an Pflanzen wie Mais, Weizen, Kartoffel, Reis, Pfeilwurz und dem Maniokstrauch durch gut bekannte und herkömmliche Verfahren gewonnen werden. Die Stärkematerialien, die brauchbar sind, um die Protein-Stärke-Zusammensetzung auszubilden, umfassen die folgenden handelsüblichen Stärken: Mais, Weizen, Kartoffel, Reis, Mais-Stärkemehl, Wachsmais, Pfeilwurz und Tapioka. Obwohl die Stärken in ihrer molekularen Struktur variieren, weisen die Stärken ähnliche allgemeine Funktionseigenschaften auf, insbesondere die Fähigkeit, sich nach einem co-gesprühten Trocknen mit dem Proteinmaterial zu verbinden, und die Fähigkeit, sich nach dem Aussetzen gegenüber Temperaturen, Druck oder Abscherung, die ausreichend sind, um die Gelatinierung zu veranlassen, zu gelatinieren.
Vorzugsweise ist das Stärkematerial, das verwendet wird, um die Protein-Stärke-Zusammensetzung auszubilden, eine Maisstärke oder eine Weizenstärke und insbesondere eine Zahnmaisstärke. Eine bevorzugte Zahnmaisstärke ist kommerziell erhältlich über A. E. Ataley Mfg., Co., vertrieben als Zahnmais-Stärke, Typus IV, Pearl.
Das Stärkematerial ist vorzugsweise nicht modifiziert. Modifizierte Stärken werden in diesem Zusammenhang als native Stärken definiert, die chemisch oder auf andere Weise behandelt wurden, um ein Stärkederivat auszubilden. Modifizierte Stärken besitzen häufig veränderte Eigenschaften wie zum Beispiel eine verringerte Gelfestigkeit oder erhöhte Gelatinierungstemperaturen, welche in der Protein-Stärke-Zusammensetzung der Erfindung nicht wünschenswert sind. Obwohl modifizierte Stärken für den Verwendungszweck der vorliegenden Erfindung im Allgemeinen nicht bevorzugt sind, können modifizierte Stärken verwendet werden, vorausgesetzt, dass die Modifikation die Bildung der Protein-Stärke-Zusammensetzung und deren Viskosität oder die Gelatinierung und die Eigenschaften der Emulsionsstabilität einer gekochten Fleischemulsion, die die Protein-Stärke-Zusammensetzung enthält, nicht negativ beeinträchtigt.
Die Menge des Stärkematerials, das zu dem Brei aus dem Proteinmaterial hinzugegeben wird, wird so ausgewählt, dass sie das gewünschte Verhältnis des Proteinmaterials zum Stärkematerial bereitstellt. Das Verhältnis des Proteinmaterials zum Stärkematerial im Brei ist ein Faktor der Gelfestigkeit der Protein-Stärke-Zusammensetzung, die aus dem Brei hergestellt wird. Höhere Stärkeanteile können die Gelfestigkeit der Protein-Stärke-Zusammensetzung erhöhen. Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird die Stärke zu dem Brei mit dem Proteinmaterial so hinzugegeben, dass das Verhältnis von Proteinmaterial zum Stärkematerial im Brei etwa 45:50 bis etwa 80:20 Trockengewicht beträgt, und insbesondere etwa 50:50 bis etwa 70:30 Trockengewicht.
Das Stärkematerial kann zu dem Brei aus dem Proteinmaterial in trockener Form hinzugegeben werden oder ein wässriger Brei des Stärkematerials kann hergestellt und dann zu dem Brei aus dem Proteinmaterial hinzugegeben werden. Vorzugsweise wird ein wässriger Brei aus dem Stärkematerial hergestellt. Der Stärkebrei enthält vorzugsweise etwa 20% bis etwa 40% des Gewichtes an Stärkematerial, insbesondere etwa 30% bis etwa 35% des Gewichtes an Stärkematerial.
Wenn aus dem Stärkematerial ein Brei hergestellt werden soll, muss die Temperatur des Breies aus dem Stärkematerial unterhalb der Gelatinierungstemperatur des Stärkematerials gehalten werden, welche typischerweise etwa 50°C bis 70°C beträgt, um zu verhindern, dass das Stärkematerial gelatiniert. Vorzugsweise wird das Stärkematerial in kaltes Wasser gegeben und die Temperatur des Breies wird auf Raumtemperatur gehalten.
Das Stärkematerial wird mit dem Brei aus dem Stärkematerial während einer Zeitdauer vermischt, die ausreichend ist, um das Stärkematerial im Brei mittels jederlei herkömmlichem Mittel zum Rühren, Schütteln oder Vermischen des Breies gründlich zu vermischen. Ein sanftes Schütteln sollte sich fortsetzen, nachdem der Brei vermischt wurde, um ein Ausfällen des Stärkematerials zu verhindern. Beim Vermischen und Schütteln des Breies aus dem Stärkematerial sollte man gut aufpassen, dass das Stärkematerial nicht einer zu starken mechanischen Abscherung ausgesetzt wird, damit das Stärkematerial nicht gelatiniert.
Weitere Stoffe können zu dem Brei aus dem Proteinmaterial und dem Stärkematerial hinzugegeben werden, um der Protein-Stärke-Zusammensetzung, die aus dem Brei hergestellt wird, bestimmte Eigenschaften zu verleihen. Zum Beispiel können Gummis wie Guar-Gummis oder andere Bestandteile wie Trisodium-Phosphat, Natriumtripolyphosphat oder Natriumsäure-Pyrophosphat hinzugegeben werden, um die Fließeigenschaften der Protein-Stärke-Zusammensetzung zu verändern.
Der Brei, der das Proteinmaterial und das Stärkematerial enthält, kann durch jedes herkömmliche Mittel zum Vermischen, Vermengen oder Verrühren von Breien, die signifikante Mengen von Schwebestoffen enthalten, vermischt werden. Vorzugsweise werden das Proteinmaterial und das Stärkematerial in einem Schütteltank vermischt. Der Brei sollte gründlich vermischt werden, bis er eine homogene Mischung des Proteinmaterials und des Stärkematerials ergibt. Wasser kann zu den Breimischungen hinzugegeben werden, um den Grad der Schwebestoffe in den Breimischungen auf ein Niveau einzustellen, welches während des Sprühtrocknens gut gehandhabt werden kann. Vorzugsweise beträgt die Menge der Schwebestoffe in den Breimischungen etwa 5% bis etwa 25% an Gewicht, und inbesondere etwa 14% bis etwa 17% an Gewicht.
Die Breimischung aus dem Stärkematerial und dem Proteinmaterial wird dann sprühgetrocknet, um die Protein-Stärke-Zusammensetzung auszubilden. Der Brei wird unter Bedingungen sprühgetrocknet, welche dazu führen, dass sich das Proteinmaterial mit dem Stärkematerial verbindet und diese einen Komplex ausbilden, bei dem das Stärkematerial im Wesentlichen in seinem nativen, nichtgelatinierten Zustand bleibt. Wie in 1 gezeigt wird, ist mindestens ein Teil des Stärkematerials in dem Protein eingekapselt, wenn das Proteinmaterial und das Stärkematerial zusammen sprühgetrocknet werden. Vorzugsweise wird eine Majorität des Stärkematerials im Proteinmaterial eingekapselt und insbesondere wird im Wesentlichen das gesamte Stärkematerial im Proteinmaterial eingekapselt.
Die Bedingungen des Sprühtrocknens sollten moderat sein, um die Gelatinierung der Stärke zu verhindern, so dass die daraus resultierende Protein-Stärke-Zusammensetzung eine geringe Viskosität aufweist, wenn sie rehydriert wird. Vorzugsweise ist der Sprühtrockner ein Gleichstromtrockner, bei dem heiße Einlassluft und der Protein-Stärke-Brei, der zerstäubt wurde, indem er durch einen Zerstäuber unter Druck in den Trockner injiziert wurde, den Trockner in einem Gleichstrom durchströmen. Die Protein-Stärke-Zusammensetzung, die durch das Sprühtrocknen des Breies in einem Gleichstromtrockner ausgebildet wurde, wird einem Temperaturabfall oder einer Gelatinierung der Stärke nicht ausgesetzt, da die Verdampfung des Wassers aus den Stärke- und Proteinmaterialien die Materialien abkühlt, wenn sie trocknen.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird der Brei aus den Protein- und Stärkematerialien durch einen Düsenzerstäuber in den Trockner injiziert. Obwohl ein Düsenzerstäuber bevorzugt wird, können auch andere Zerstäuber für das Sprühtrocknen, wie zum Beispiel ein Drehzerstäuber, verwendet werden. Der Brei wird unter genügend hohem Druck in den Trockner injiziert, so dass der Brei zerstäubt wird. Vorzugsweise wird der Brei bei einem Druck von etwa 3000 psig bis etwa 4000 psig und insbesondere bei etwa 3500 psig zerstäubt.
Heiße Luft wird in den Trockner über einen Einlass für die heiße Luft injiziert, der so angebracht ist, dass die heiße Luft, die mit der zerstäubten Protein-Stärke-Mischung aus dem Zerstäuber gesprüht wurde, unter Gleichstrom in den Trockner strömt. Die heiße Luft weist eine Temperatur von etwa 550°F bis etwa 600°F auf, und weist vorzugsweise eine Temperatur von etwa 555°F bis etwa 570°F auf.
Die Protein-Stärke-Zusammensetzung wird aus dem Sprühzerstäuber entnommen. Herkömmliche Mittel und Verfahren zur Entnahme von sprühgetrockneten Materialien können angewendet werden, um die Protein-Stärke-Zusammensetzung zu entnehmen, darunter auch Zyklone, Beutelfilter, elektrostatische Präzipitatoren (ESP) und Aufnahme mittels Schwerkraft.
Die entnommene Protein-Stärke-Zusammensetzung kann verwendet werden, um eine Fleischemulsion auszubilden, die die Protein-Stärke-Zusammensetzung und ein Fleischmaterial enthält. Eine wässrige Mischung der Protein-Stärke-Zusammensetzung und eines Fleischmaterials wird hergestellt und die Protein-Stärke-Zusammensetzung und das Fleischmaterial werden entsprechend der herkömmlichen Verfahren zum Vermischen von Protein- und Fleischmaterialien miteinander zerrieben oder zerhackt, um die Fleischemulsion auszubilden.
Das Fleischmaterial kann ein Fleisch sein, das brauchbar ist für die Herstellung von Würstchen, Frankfurtern oder anderen Fleischprodukten, die hergestellt werden, indem eine Umhüllung mit einem Fleischmaterial gefüllt wird, oder sie kann ein Fleisch sein wie zum Beispiel Schwein, Huhn oder Rind, welche für Verarbeitungen von Hackfleisch brauchbar sind, wie zum Beispiel für Hamburger, Hackbraten und Hackfleischprodukte. Insbesondere brauchbare Fleischprodukte umfassen mechanisch entbeintes Fleisch vom Huhn, Rind und Schwein, Schweineabfälle, Rinderabfälle und Schweinerückenfett.
Das Verhältnis vom Fleischmaterial zur Protein-Stärke-Zusammensetzung im Brei wird so ausgewählt, dass eine Fleischemulsion mit fleisch-ähnlichen Merkmalen bereitgestellt wird. Vorzugsweise stellt die Protein-Stärke-Zusammensetzung etwa 10% bis etwa 20% des gesamten Proteins in der Fleischemulsion dar, insbesondere etwa 10% bis 15%, und umfasst etwa 2% bis etwa 7% der Fleischemulsion an Gewicht, das Wasser mit eingeschlossen. Vorzugsweise umfasst das Fleischmaterial etwa 40% bis etwa 60% der Fleischemulsion an Gewicht, und das Wasser umfasst etwa 30% bis etwa 40% der Fleischemulsion an Gewicht.
Der Brei aus der Protein-Stärke-Zusammensetzung und aus dem Fleischmaterial wird gründlich vermischt, um die Fleischemulsion auszubilden. Der Brei wird durch Rühren, Schütteln oder Vermischen des Breies während einer Zeitdauer vermischt, die ausreichend ist, um eine homogene Fleischemulsion auszubilden. Ein übermäßiges Reißen und Temperaturen, die oberhalb der Gelatinierungstemperatur der Stärke in der Protein-Stärke-Zusammensetzung liegen, sollten während des Vermischens des Breies vermieden werden, damit die Stärke in der Protein-Stärke-Zusammensetzung nicht gelatiniert.
Herkömmliche Mittel zum Rühren, Schütteln oder Vermischen des Breies können verwendet werden, um das Vermischen durchzuführen. Bevorzugte Mittel für das Vermischen der Fleischemulsion sind ein Fleischkutter, welcher die Materialien im Brei mit einem Messer zerkleinert und ein Mixer/Emulgator, der die Materialien im Brei zerreibt. Ein bevorzugter Fleischkutter ist der Hobart Food Cutter, Modell Nr. 84142 mit 1725 rpm Wellengeschwindigkeit.
Nachdem der Brei vermischt wurde, um eine Fleischemulsion auszubilden, die die Protein-Stärke-Zusammensetzung enthält, kann die Fleischemulsion verwendet werden, um Fleischprodukte herzustellen. Die Fleischemulsion kann verwendet werden, um Fleischumhüllungen zum Zweck der Herstellung von Würstchen, Frankfurtern und ähnlichen Produkten zu füllen. Die Fleischemulsionen können ebenso verwendet werden, um Hackfleischprodukte wie zum Beispiel Hamburger, Hackbraten und andere Hackfleischprodukte auszubilden.
Eine Fleischemulsion, die die Protein-Stärke-Zusammensetzung enthält, weist eine relativ geringe Viskosität auf, da wasserhaltige Mischungen, die die Protein-Stärke-Zusammensetzung enthalten, nicht besonders dickflüssig sind. Ein wässriger Brei aus einer Protein-Stärke-Zusammensetzung, der etwa 10% bis etwa 20% der Zusammensetzung enthält, wobei die Stärke in der Protein-Stärke-Zusammensetzung eine Kornstärke ist, kann eine Brookfield-Viskosität von etwa 500 Centipoise bis etwa 11.000 Centipoise bei etwa 25°C aufweisen und etwa 80 Centipoise bis etwa 6000 Centipoise bei etwa 60°C. Ein wässriger Brei aus einer Protein-Stärke-Zusammensetzung, der etwa 10% bis etwa 20% der Zusammensetzung enthält, wobei die Stärke in der Protein-Stärke-Zusammensetzung eine Weizenstärke ist, kann eine Brookfield-Viskosität von etwa 200 Centipoise bis etwa 4000 Centipoise bei etwa 25°C aufweisen und etwa 50 Centipoise bis etwa 700 Centipoise bei etwa 60°C.
Eine Fleischemulsion, die aus der Protein-Stärke-Zusammensetzung und aus einem Fleischmaterial hergestellt ist, weist ebenso eine hohe Gelfestigkeit auf, wenn sie gekocht wurde, was der gekochten Fleischemulsion eine gewünschte feste Beschaffenheit verleiht.
Die vorliegende Erfindung wird in den folgenden Beispielen, die einen Sojaprotein-Isolierstoff als das Proteinmaterial verwenden, ausführlicher dargestellt. Die Beispiele dienen dem Zweck der Illustration und sollten nicht dahingehend interpretiert werden, dass sie den Anwendungsbereich der Erfindung in irgendeiner Weise beschränken oder auf andere Weise begrenzen.
BEISPIEL 1
Eine Protein-Stärke-Zusammensetzung wird gemäß dem Verfahren der vorliegenden Erfindung mit einer Kornstärke gebildet. 60 lbs des Sojaprotein-Isolierstoffes „SUPRO 500E" von Protein Technologies International, Inc. werden in 333 Pfund Wasser bei 70°F zu einem Brei vermischt, um einen Brei mit einem Proteinmaterial auszubilden, der einen Feststoffgehalt von insgesamt 14,5% aufweist. 196 lbs des Breies werden bei 285°F + 5°F während 9 Sekunden + 1 Sekunde unter Druck behandelt, um das Protein zu denaturieren, worauf der Brei dann durch Ausstoßen in eine Vakuumkammer blitzgekühlt wird, wobei die Vakuumkammer ein Vakuum von etwa 25 Hg aufweist.
Ein Stärkebrei wird hergestellt durch Hinzugabe von 20 lbs Zahnkornstärke des Typus IV, Pearl von A. E. Staley Mfg. Co zu 31 lbs kaltem Wasser. Der Brei wird in einem Schütteltank geschüttelt, bis dieser homogen wird.
Etwa 40 lbs des Breies des denaturierten Proteins und etwa 13 lbs des Breies der Kornstärke werden miteinander vermischt, bis die Breie des Proteins und der Stärke homogenisiert sind. Der Protein-Stärke-Brei wird in einem Sprühtrockner mit Gleichstromfahrweise bei einem Zerstäubungsdruck von 3500 psig durch eine 30SDX-Düse sprühgetrocknet, wobei eine Zulauftemperatur maximal 130°F beträgt und eine Temperatur der Auslassluft maximal 200°F. Eine sprühgetrocknete Protein-Stärke-Zusammensetzung, die gemäß dem Verfahren der vorliegenden Erfindung mit einem Verhältnis von Protein/Stärke von etwa 55:45 hergestellt wird, wird aus dem Sprühtrockner entnommen.
BEISPIEL 2
Eine Frankfurter-Fleischemulsion mit einer Protein-Stärke-Zusammensetzung, die gemäß der vorliegenden Erfindung gebildet wurde, wird hergestellt. Eine Protein-Stärke-Zusammensetzung wird in einer ähnlichen Weise hergestellt wie die Protein-Stärke-Zusammensetzung aus Beispiel 1, jedoch mit einem Verhältnis von Protein/Stärke von etwa 52:48. Rinderabfälle, Schweinerückenfett, Schweineabfälle, Wasser, modifizierte Speisestärke, eine kleine Menge Öle, Gewürze und Konservierungsmittel sowie die Protein-Stärke-Zusammensetzung werden in einen Zerkleinerer gegeben. Die Bestandteile sind in den folgenden Gewichtsanteilen vorhanden: Protein-Stärke-Zusammensetzung 2%, Rinderabfälle 22,9%, Schweineabfälle 21%, Schweinerückenfett 5%, Wasser 36,4%, modifizierte Speisestärke 7%, Ole und Gewürze 5,7%. Die Mischung wird im Zerkleinerer ausreichend zerhackt, um eine Fleischemulsion auszubilden. Die Fleichemulsion wird in Umhüllungen gefüllt, die geeignet sind für die Herstellung von Frankfurtern, und dann werden die gefüllten Umhüllungen gekocht, um die Frankfurter zuzubereiten.
BEISPIEL 3
Eine Protein-Stärke-Zusammensetzung wird gemäß der vorliegenden Erfindung mit einer Weizenstärke, 88 lbs Sojaprotein-Isolierstoff „SUPRO 500E" von Protein Technologies International, Inc. hergestellt und in 488 lbs 70°F heißem Wasser zu einem Brei verrührt, um einen Brei aus einem Proteinmaterial auszubilden, der einen Feststoffgehalt von insgesamt etwa 14,5% aufweist. Der Brei wird bei 305°F + 5°F während 9 Sekunden + 1 Sekunde und unter Druck behandelt, um das Protein zu denaturieren, und dann wird der Brei blitzgekühlt, indem er in eine Vakuumkammer mit einem Vakuum von etwa 25 Hg ausgestoßen wird.
Ein Brei aus Weizenstärke wird hergestellt durch Hinzugabe von 59 lbs Weizenstärke zu kaltem Wasser, um einen Stärkebrei mit einem Feststoffgehalt insgesamt von etwa 32% auszubilden. Der Stärkebrei wird vermischt, bis er homogen wird.
Etwa 44 lbs des Breies aus dem denaturierten Protein werden zum Stärkebrei hinzugegeben und die Breimischung wird vermischt, bis das Protein und die Stärke homogen im Brei vermischt sind. Der Protein-Stärke-Brei wird in einem Sprühtrockner mit Gleichstromfahrweise bei einem Zerstäubungsdruck von 3500 psig durch eine 30SDX-Düse bei einer Zulauftemperatur von maximal 130°F und einer Auslasstemperatur von maximal 200°F sprühgetrocknet. Eine sprühgetrocknete Protein-Stärke-Zusammensetzung, die gemäß der vorliegenden Erfindung gebildet wurde, wird aus dem Sprühtrockner entnommen.
BEISPIEL 4
Die Viskosität der Protein-Stärke-Zusammensetzungen in Beispiel 1 und Beispiel 3 wird gemessen. Die Viskosität einer jeden Zusammensetzung wird bei 10%igen, 12,5%igen, 15%igen und 20%igen wässrigen Breien der Zusammensetzung bei 25°C und bei 60°C unter Verwendung eines Brookfield LVT-Viskosimeter gemessen. Die Ergebnisse werden in Tabelle 1 dargestellt.
TABELLE 1
BEISPIEL 5
Die Gelfestigkeit der Protein-Stärke-Zusammensetzungen, die in Beispiel 1 und Beispiel 2 gebildet wurden, wird gemessen. Jede Zusammensetzung wird mit Wasser in einem Gewichtsverhältnis von 1 Teil der Zusammensetzung zu 6 Teilen Wasser zu einem Gesamtgewicht von 2700 Gramm vermischt. Die Gelfestigkeit jeder Zusammensetzung mit hinzugefügten Salz oder keinem hinzugefügten Salz wird nach dem Kochen unter Pasteurisierungsbedingungen und unter Sterilisationsbedingungen gemessen. Die gemessene Gelfestigkeit wird in Tabelle 2 dargestellt.
TABELLE 2
BEISPIEL 6
Ein Vergleich der Viskosität und der Gelfestigkeit der Protein-Stärke-Zusammensetzungen mit verschiedenen Anteilen von Protein – Stärke wird vorgenommen, wobei die Protein-Stärke-Zusammensetzungen gemäß der vorliegenden Erfindung gebildet werden.
Ein wässriger Brei aus einem Sojaprotein-Isolierstoff wird gebildet durch Hinzugabe von 132 lbs „SUPRO 500E" Sojaprotein-Isolierstoff der Protein Technologies International, Inc. zu 704 lbs Wasser, wobei das Wasser eine Temperatur von etwa 85°F aufweist. Die Proteinbreie werden während 45 Minuten gründlich vermischt und dann bei einer Temperatur von etwa 305°F während etwa 9 Sekunden unter Druck behandelt, um das Protein zu denaturieren. Der Brei wird bei einer Temperatur von etwa 130°F durch Ausstoßen des Breies in eine Vakuumkammer bei einem Druck von etwa 26 mm Hg blitzgekühlt.
Um die Auswirkung der Veränderung des Verhältnisses vom Protein zur Stärke in Bezug auf die Viskosität und die Gelfestigkeit der Protein-Stärke-Zusammensetzungen, die gemäß der vorliegenden Erfindung gebildet wurden, zu vergleichen, wird der gekochte Proteinbrei in drei Portionen unterteilt („I", „II", „III"), wobei die Protein-Stärke-Zusammensetzungen mit abnehmenden Verhältnissen von Proteinen zur Stärke entsprechend aus den Portionen I bis III des Proteinbreies gebildet werden.
Portion I wird hergestellt, indem 150 lbs des Protein-Breies entnommen, 7,2 lbs Zahnmaisstärke hinzugegeben werden und der entstandene Protein-Stärke-Brei während 20 Minuten vermischt wird. Portion II wird hergestellt durch Entnahme von 125 lbs des Proteinbreies, Hinzugabe von einem Brei aus der Zahnmaisstärke, der aus 12,6 lbs Zahnmaisstärke und 26 lbs Wasser gebildet wurde, zu dem Proteinbrei, und Vermischen des entstandenen Protein-Stärke-Breies während 20 Minuten. Portion III wird hergestellt durch Entnahme von etwa 100 lbs Proteinbrei, Hinzugabe eines Breies aus der Zahnmaisstärke, der aus 19,4 lbs Stärke und 60 lbs Wasser hergestellt wurde, zu dem Proteinbrei, und Vermischen des entstandenen Protein-Stärke-Breies während etwa 20 Minuten.
Die Breie I bis III werden separat in einem Sprühtrockner mit Gleichstromfahrweise sprühgetrocknet. Jeder Brei wird durch eine Zerstäuberdüse bei einem Druck von etwa 3500 psig zugeführt und in den Sprühtrockner zerstäubt. Die Trocknungsluft, die durch die Einlassluft des Sprühtrockners geblasen wird, wird auf eine Temperatur von etwa 550°F erhitzt, was ausreichend ist, um das Protein und die Stärke in den Breien I bis III dazu zu bringen, miteinander zu reagieren und die Protein-Stärke-Zusammensetzungen I bis III auszubilden, ohne im Wesentlichen die Gelatinierung der Stärke zu verursachen. Jeder der Breie I bis III wird im Sprühtrockner bis zu einem Feuchtigkeitsgehalt von etwa 5% getrocknet. Etwa 5 lbs bis etwa 10 lbs des sprühgetrockneten Materials wird aus jedem Brei entnommen.
Die Merkmale der Viskosität und der Gelfestigkeit werden für die Protein-Stärke-Zusammensetzungen I bis III bestimmt. Um die Viskosität der Protein-Zusammensetzungen I bis III zu bestimmen, wird aus jeder Zusammensetzung eine 10%ige wässrige Lösung gebildet, und die Viskosität einer jeden Zusammensetzung wird durch Verwendung eines Brookfield-Viskosimeters bei etwa 25°C gemessen.
Die Ergebnisse der Messungen der Viskosität und der Gelfestigkeit für die Protein-Zusammensetzungen I bis III werden in der folgenden Tabelle 3 dargestellt.
TABELLE 3
BEISPIEL 7
Ein Vergleich der relativen Viskositäten einer Protein-Kornstärke-Zusammensetzung, die gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt wurde, und einer Protein-Kornstärke-Zusammensetzung, die im Wesentlichen gelatinierte Stärke enthält, wird durchgeführt. Eine nicht gelatinierte Protein-Stärke-Zusammensetzung gemäß der vorliegenden Erfindung wird, wie oben in Beispiel 1 beschrieben, gebildet. Eine andere Protein-Stärke-Zusammensetzung wird in einer im Wesentlichen ähnlichen Weise gebildet, außer dass der Stärkebrei mit dem Brei aus dem Proteinmaterial vor der Behandlung des Breies aus dem Proteinmaterial bei 285°F + 5°F während 9 Sekunden + 1 Sekunde unter Druck vermischt wird, so dass die Stärke gelatiniert und während des Erhitzens mit dem Protein einen Komplex ausbildet.
Eine 10%ige, 12,5%ige und eine 15%ige wässrige Lösung wird aus der nicht gelatinierten Protein-Stärke-Zusammensetzung und der gelatinierten Protein-Stärke-Zusammensetzung gebildet. Die Brookfield-Viskosität wird für jede Lösung bei 25°C und 60°C bestimmt. Die Ergebnisse werden in Tabelle 4 dargestellt.
TABELLE 4
Die Protein-Stärke-Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung weist im Wesentlichen eine geringere Viskosität auf als ein gelatinierter Protein-Stärke- Komplex. Die Protein-Stärke-Zusammensetzung mit einer geringeren Viskosität ist bei der Weiterverarbeitung einfacher zu handhaben als das dickflüssige gelatinierte Material.
BEISPIEL 8
Ein Vergleich der relativen Gelfestigkeit einer Protein-Weizenstärke-Zusammensetzung, die gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt wurde mit einer Trockenmischung einer Protein-Weizenstärke wird durchgeführt. Eine Protein-Stärke-Zusammensetzung gemäß der vorliegenden Erfindung wird, wie oben in Beispiel 3 beschrieben, gebildet (Protein-Stärke-Zusammensetzung), wobei das entstandene Produkt auf einer Trockenbasis 56 Gewichtsprozent Protein aufweist. Eine Trockenmischung des Sojaprotein-Isolierstoffes und der Weizenstärke wird hergestellt durch Trockenmischen des Sojaprotein-Isolierstoffes mit der Weizenstärke (Trockenmischung), wobei das entstandene Produkt auf einer Trockenbasis 57,6 Gewichtsprozent Protein enthält. Die Gelfestigkeit der Protein-Stärke-Zusammensetzung und der Trockenmischung werden gemessen. Die Ergebnisse werden in Tabelle 5 dargestellt.
TABELLE 5
Die Protein-Stärke-Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung weist bei allen gemessenen Arten des Kochens nach dem Kochen eine höhere Gelfestigkeit auf als eine Trockenmischung eines Proteinmaterials und einer Stärke. Das Protein-Stärke-Material kann aus diesem Grunde für eine Fleischemulsion nach dem Kochen eine festere Beschaffenheit bereitstellen als eine Trockenmischung aus Proteinen und Stärke.
BEISPIEL 9
Ein Vergleich der Viskosität und der Gelfestigkeit des Sojaprotein-Isolierstoffes eines co-getrockneten Weizenmehles und einer Soja-Protein-Zusammensetzung sowie eines co-getrockneten Weizenmehles und eines Soja- Protein-Materiales, das gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt wurde, wird vorgenommen.
84 lbs des Sojaprotein-Isolierstoffes „SUPRO 500E" der Protein Technologies International, Inc. werden in 492 lbs Wasser bei 70°F zu einem Brei verrührt, um einen Brei aus einem Proteinmaterial zu bilden, der einen Feststoffgehalt von insgesamt etwa 14,4% aufweist. Der Brei wird bei 287°F während 9 Sekunden unter Druck behandelt, um das Protein zu denaturieren, und dann wird der Brei durch Ausstoßen in eine Vakuumkammer mit einem Vakuum von etwa 26 Hg blitzgekühlt.
Ein wässriger Brei aus Weizenstärke, der 30,7% Weizenstärke enthält, wird hergestellt durch Hinzugabe von 13,5 lbs Weizenstärke zu 44 lbs Wasser und gründlichem Vermischen der Weizenstärke in dem Wasser. Ein separater wässriger Brei aus Weizenmehl, der 31,9% Weizenmehl enthält, wird ebenso gebildet durch Hinzugabe von 14,1 lbs Weizenmehl zu 45,1 lbs Wasser und gründlichem Vermischen.
Der Brei aus dem denaturierten Sojaprotein wird in drei Portionen aufgeteilt, wobei eine Portion mit dem wässrigen Brei aus Weizenstärke vermischt wird, eine weitere Portion mit dem wässrigen Brei aus Weizenmehl und die letzte Portion mit nur dem denaturierten Sojaprotein-Isolierstoff beibehalten wird. 140 lbs des Breies aus dem denaturierten Sojaprotein-Isolierstoff welcher 21 lbs Feststoffe des Sojaprotein-Isolierstoffes enthält, wird mit dem Brei aus der Weizenstärke vermischt, und 126 lbs des Breies aus dem denaturierten Sojaprotein-Isolierstoff, welcher 19 lbs Feststoffe des Sojaprotein-Isolierstoffes enthält, wird mit dem Brei aus Weizenmehl vermischt.
Der Brei aus Weizenstärke/Sojaprotein-Isolierstoff, der Brei aus Weizenmehl/Sojaprotein-Isolierstoff und der verbleibende Brei aus dem denaturierten Sojaprotein-Isolierstoff werden dann in einem Sprühtrockner der Gleichstromfahrweise sprühgetrocknet. Jeder Brei wird bei einem Zerstäuberdruck von 3500 psig bei Zulauftemperaturen von 114°F bis 125°F und bei Einlauftemperaturen von 503°F bis 511°F sowie einer maximalen Auslauftemperatur von 200°F sprühgetrocknet. 30 lbs des co-getrockneten Materials aus Weizenstärke/Protein, 27 lbs des co-getrockneten Materials aus Weizenmehl/Protein und 7,5 lbs des sprühgetrockneten Sojaprotein-Isolierstoffes werden entnommen.
Die Viskosität des Materials aus Weizenstärke/Protein, des Materials aus Weizenmehl/Protein und des Sojaprotein-Isolierstoffes wird bei 25°C sowie 60°C mit 10%igen, 15%igen und 20%igen wässrigen Breien der entsprechenden Proben unter Anwendung eines Brookfield-LVT-Viskosimeters miteinander verglichen. Die Ergebnisse werden in Tabelle 6 dargestellt.
TABELLE 6
Wie aus dem Vergleich der Viskositäten der Proben ersichtlich wird, stellt das co-getrocknete Material aus Weizenstärke/Protein eine durchweg geringe Viskosität bereit und ist weniger dickflüssig als das co-getrocknete Material aus Weizenmehl/Protein, insbesondere bei Breien mit einem höheren Anteil an Feststoffen. Sowohl die Materialien aus co-getrockneter Weizenstärke/Protein als auch die aus dem co-getrockneten Weizenmehl/Protein weisen eine erheblich geringere Viskosität auf als die Breie des sprühgetrockneten Proteinmaterials.
Die Gelfestigkeiten der Materialien aus co-getrockneter Weizenstärke/Protein, co-getrocknetem Weizenmehl/Protein und des getrockneten Proteinmaterials werden ebenso miteinander verglichen. Jede Probe wird mit Wasser in einem Gewichtsverhältnis von 1 Teil des Probenmaterials zu 6 Teilen Wasser bis zu einem Gesamtgewicht von 2700 Gramm vermischt. Die Gelfestigkeit einer jeden Probe, der Salz hinzugegeben wurde oder nicht, wird nach dem Kochen unter Pasteurisierungsbedingungen und unter Sterilisationsbedingungen gemessen. Die gemessenen Gelfestigkeiten werden in Tabelle 7 dargestellt.
TABELLE 7
Wie aus dem Vergleich der Gelfestigkeiten der Proben ersichtlich wird, stellt das Material aus co-getrockneter Weizenstärke/Protein nach dem Kochen unter allen Bedingungen eine verbesserte Gelfestigkeit bereit als das Material aus co-getrocknetem Weizenmehl/Protein und das sprühgetrocknete Proteinmaterial. Die Gelfestigkeit, die durch das Material aus co-getrockneter Weizenstärke/Protein bereitgestellt wird, ist signifikant höher als die Gelfestigkeit der anderen Proben unter den meisten Kochbedingungen.
Bei den obigen Beispielen wird die Viskosität aller oben genannten Protein-Stärke-Zusammensetzungen unter Verwendung eines Brookfield-LVT-Viskosimeters (erhältlich über Brookfield Engineering Laboratories Inc., Stoughton, Mass.) gemessen.
Die Gelfestigkeiten in den obigen Beispielen werden auf die folgende Weise gemessen: Ein Gel wird anfänglich aus einer Zusammensetzung gebildet, indem die Trockenzusammensetzung mit Wasser in einem Verhältnis von 1:8 vermischt wird, vorzugsweise bis zu einem Gesamtgewicht von 2700 Gramm, wonach die entstandene Mischung während etwa 10 Minuten in einem Kutterkessel gründlich zerhackt wird, vorzugsweise in einem Hobart Food Cutter, Modell Nr. 84142 bei 1725 rpm Wellengeschwindigkeit. Nach etwa 5 Minuten des Zerhackens kann Salz zu dem Gel hinzugefügt werden, wenn die zu messende Gelfestigkeit die Gelfestigkeit mit hinzugefügtem Salz ist. Etwa 28 Gramm Salz werden pro 1400 Gramm Gel hinzugegeben. Das Gel wird dann in eine Konservendose gegeben, vorzugsweise in eine dreiteilige Aluminiumdose mit Maßen von 307 mm × 113 mm, und die Konservendose wird verschlossen.
Das entstandene konservierte Gel wird gekocht, wobei es pasteurisiert oder sterilisiert wird. Um ein Gel zu pasteurisieren, wird die Dose mit dem Gel während etwa 30 Minuten in kochendes Wasser gestellt. Die Dose wird dann entnommen und während 30 Minuten unter fließendem kalten Wasser abgekühlt und dann während 16 bis 24 gekühlt. Um ein Gel zu sterilisieren, wird eine Dose mit dem Gel in eine Sterilisationskammer gestellt, welche in der Lage ist, Temperaturen von 230°F bereitzustellen. Die Dose mit dem Gel wird bei 230°F während etwa 70 Minuten sterilisiert, dann wird sie entnommen und unter fließendem kalten Wasser während 30 Minuten abgekühlt, gefolgt von der Kühlung während etwa 16 bis 24 Stunden.
Nach der Kühlung wird eine Dose mit pasteurisiertem oder sterilisiertem Gel während etwa 2 bis 3 Stunden in ein Wasserbad von 25°C bis 30°C gestellt, um ein thermisches Gleichgewicht herzustellen. Das Gel wird für die Messung der Gelfestigkeit vorbereitet, indem das Gel aus der Dose entnommen wird, wobei das Gel auf dem Bodendeckel der Dose gelassen wird.
Die Gelfestigkeit wird mit einem Instron Universal Testinstrument, Modell Nr. 1122 mit einer 36 mm-Sonde gemessen. Die Sonde wird in jedes Gel eingeführt, bis dieses reißt, was in einem Aufzeichnungsgerät durch eine Spitze gekennzeichnet wird. Der erforderliche Kraftaufwand, um das Gel zu zerreißen, wird bestimmt durch die Entfernung, aus der die Sonde in das Gel eingeführt wird, bevor dieses reißt. Die Gelfestigkeit wird bestimmt durch die Kraft, die erforderlich ist, um das Gel entsprechend der folgenden Formeln zu zerreißen: Gelfestigkeit (Gramm) = (F/100)(G)(454), wobei F = Punkt, an dem das Gel reißt, in Skaleneinheiten; 100 = Gesamtanzahl der Skaleneinheiten; G = Gesamte Lastskalierung in Pfund bei einer Ablesung der gesamten Lastskalierung von „× 10"; und 454 = Gramm pro Pfund. Der Punkt, an dem das Gel reißt, wird in Skaleneinheiten (F) durch Zeichnen einer Tangente zum oberen Bereich der Spitze der Skala sowie parallel zur Neigung bestimmt.

Claims

Getrocknete Protein-Stärke-Zusammensetzung, die in der Lage ist, beim Kochen ein festes Gel zu bilden, wobei die getrocknete Protein-Stärke-Zusammensetzung ein denaturiertes Soja-Protein-Material und ein Stärkematerial aufweist, wobei das denaturierte Soja-Protein-Material und das Stärkematerial komplexiert sind und das Stärkematerial in einem im wesentlichen nichtgelatinierten Zustand ist.
Zusammensetzung nach Anspruch 1, bei welcher wenigstens etwas Stärkematerial teilweise in dem denaturierten Soja-Protein-Material eingekapselt ist.
Zusammensetzung nach Anspruch 2, bei welcher wenigstens eine Majorität des Stärkematerials in dem denaturierten Soja-Protein-Material eingekapselt ist.
Zusammensetzung nach Anspruch 3, bei welcher im wesentlichen das ganze Stärkematerial in dem denaturierten Soja-Protein-Material eingekapselt ist.
Zusammensetzung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die zusätzlich wenigstens eines der Materialien Guarmehl, Trinatriumphosphat, Natriumtripolyphosphat und saures Tetranatriumpyrophosphat aufweist.
Zusammensetzung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welcher das denaturierte Soja-Protein-Material in der getrockneten Protein-Stärke-Zusammensetzung in einem Verhältnis des denaturierten Soja-Protein-Materials zu dem Stärkematerial von etwa 45:65 bis etwa 80:20 Trockengew.-% vorliegt.
Zusammensetzung nach Anspruch 6, bei welcher das denaturierte Soja- Protein-Material in der getrockneten Protein-Stärke-Zusammensetzung in einem Verhältnis des denaturierten Soja-Protein-Materials zu dem Stärkematerial von etwa 50:50 bis etwa 70:30 Trockengew.-% vorliegt.
Zusammensetzung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welcher das Stärkematerial wenigstens eines der Materialien Maisstärke, Kartoffelstärke, Weizenstärke, Reisstärke, Pfeilwurz, Tapiokastärke und Mischungen daraus ist.
Zusammensetzung nach Anspruch 8, bei welcher das Stärkematerial eine Maisstärke ist.
Zusammensetzung nach Anspruch 8, bei welcher das Stärkematerial eine Weizenstärke ist.
Zusammensetzung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welcher das denaturierte Soja-Protein-Material in Wasser bei neutralen pH-Bedingungen nicht übermäßig löslich ist.
Zusammensetzung nach Anspruch 11, bei welcher Proteine in dem denaturierten Soja-Protein-Material ein durchschnittliches assoziiertes Molekulargewicht von mehr als 30000 Dalton haben.
Zusammensetzung nach Anspruch 12, bei welcher Proteine in dem denaturierten Soja-Protein-Material ein durchschnittliches assoziiertes Molekulargewicht von mehr als 100000 Dalton haben.
Zusammensetzung nach Anspruch 13, bei welcher Proteine in dem denaturierten Soja-Protein-Material ein durchschnittliches assoziiertes Molekulargewicht zwischen etwa 100000 Dalton und etwa 360000 Dalton haben.
Zusammensetzung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welcher das Soja-Protein-Material wenigstens eines aus einem Soja-Protein-Isolierstoff, einem Soja-Protein-Konzentrat oder einem Sojamehl ist.
Zusammensetzung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die als eine wäßrige Lösung, welche 15 Gew.-% der Zusammensetzung enthält, eine Brookfield-Viskosität von nicht mehr als 5000 cP bei 25°C hat.
Zusammensetzung nach Anspruch 16, bei welcher die wäßrige Lösung eine Brookfield-Viskosität von 300 bis 5000 cP bei 25°C hat.
Fleischemulsion, die folgendes aufweist: eine getrocknete Protein-Stärke-Zusammensetzung nach einem der vorhergehenden Ansprüche; und ein Fleischmaterial, das mit der getrockneten Protein-Stärke-Zusammensetzung vermischt ist.
Fleischemulsion nach Anspruch 18, bei welchem das Fleischmaterial wenigstens eines der Materialien mechanisch entbeintes Huhn, mechanisch entbeintes Rind, mechanisch entbeintes Schwein, Rinderabfälle und Schweinerückenfett ist.
Fleischemulsion nach Anspruch 18 oder Anspruch 19, die etwa 2 bis etwa 7 Gew.-% der getrockneten Protein-Stärke-Zusammensetzung aufweist.
Fleischemulsion nach einem der Ansprüche 18 bis 20, bei welcher die getrocknete Protein-Stärke-Zusammensetzung etwa 10% bis etwa 20% des gesamten Proteins in der Fleischemulsion liefert.
Fleischemulsion nach einem der Ansprüche 18 bis 21, bei welcher die Fleischemulsion etwa 40 bis etwa 60 Gew.-% des Fleischmaterials aufweist.
Verfahren zum Bilden einer Protein-Stärke-Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, das folgende Schritte umfaßt: Bilden eines wäßrigen Breis aus einem Soja-Protein-Material; Behandeln des Breis bei einer Temperatur und über eine Zeit, die wirksam sind, um das Soja-Protein-Material zu denaturieren; Zugeben eines nichtgelatinierten Stärkematerials zu dem Brei aus denaturiertem Soja-Protein-Material bei einer Breitemperatur unter der Gelatinierungstemperatur des Stärkematerials; Sprühtrocknen des Breis aus denaturiertem Soja-Protein-Material und dem Stärkematerial unter Bedingungen, die ausreichen, um das denaturierte Soja-Protein-Material und das Stärkematerial im wesentlichen zu komplexieren, jedoch nicht ausreichen, um das Stärkematerial im wesentlichen zu gelatinieren.
Verfahren nach Anspruch 23, bei welchem der Brei aus denaturiertem Soja-Protein-Material derart gebildet wird, daß er etwa 2 bis etwa 30 Gew.-% des denaturierten Soja-Protein-Materials enthält.
Verfahren nach Anspruch 23 oder Anspruch 24, bei welchem der Brei aus Soja-Protein-Material bei einer Temperatur von etwa 85°C bis etwa 155°C für einen Zeitraum von etwa 5 Sekunden bis etwa 15 Sekunden behandelt wird, um das Soja-Protein-Material zu denaturieren.
Verfahren nach Anspruch 23 oder Anspruch 24, bei welchem der Brei aus Soja-Protein-Material bei einer Temperatur von wenigstens etwa 121°C für einen Zeitraum von wenigstens 5 Sekunden behandelt wird, um das Soja-Protein-Material zu denaturieren.
Verfahren nach Anspruch 23, bei welchem das nichtgelatinierte Stärkematerial, das dem Brei aus denaturiertem Soja-Protein-Material zugegeben ist, ein wäßriger Brei aus einem nichtgelatinierten Stärkematerial ist, der etwa 20 bis etwa 40 Gew.-% des nichtgelatinierten Stärkematerials enthält.
Verfahren zum Bilden einer Fleischemulsion niedriger Viskosität, die beim Kochen eine hohe Gelfestigkeit und Emulsionsstabilität erreicht, wobei das Verfahren folgende Schritte umfaßt: Vorsehen einer getrockneten Protein-Stärke-Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 17; Bilden einer wäßrigen Mischung, welche die getrocknete Protein-Stärke-Zusammensetzung und ein Fleischmaterial enthält; und Vermischen der wäßrigen Mischung aus der getrockneten Protein-Stärke-Zusammensetzung und dem Fleischmaterial unter Bedingungen, die nicht ausreichen, um ein Stärkematerial in der Protein-Stärke-Zusammensetzung zu gelatinieren, um die Fieischemulstion zu bilden.
Verfahren nach Anspruch 28, bei welchem die wäßrige Mischung etwa 2 bis etwa 7 Gew.-% der Protein-Stärke-Zusammensetzung enthält.
Verfahren nach Anspruch 28, bei welchem das Fleischmaterial zerkleinertes oder konserviertes Fleisch ist.
Verfahren nach Anspruch 28, welches ferner umfaßt, daß eine Umhüllung mit der Fleischemulsion gefüllt wird.