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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Gewinnung eines
entwässerten koagulierten Produkts. Die vorliegende Erfindung
betrifft insbesondere ein Verfahren dieser Art, bei dem das
zu behandelnde Produkt auf der Basis von Eiern oder
Leguminosen wie beispielsweise Erbsen und Soja ist.
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In der Nahrungsmittelindustrie ist es nämlich zweckmäßig,
über entwässerte koagulierte Beilagen verfügen zu können, die
später wieder in ein Hauptgericht eingegliedert werden
können, um anschließend durch einfache Rehydration und ggf.
Erwärmung ein Endprodukt zu ergeben, wobei die entwässerten
koagulierten Beilagen außerdem ausreichende
Konservierungseigenschaften besitzen müssen.
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So ist es bekannt, Beilagen auf der Basis von Eiern
herzustellen, bei denen die Eier, nachdem sie zu Omelett
geschlagen wurden, gegart und damit koaguliert und dann entwässert
werden.
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Um ein Produkt zu erhalten, das anschließend sofort
rekonstituiert werden kann, muß die Porosität des entwässerten
Produkts so groß sein, daß ein schnelles Wandern des Wassers bei
der Rehydration gewährleistet ist.
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Dies kann durch eine Lyophilisierungsbehandlung erreicht
werden, die, indem sie die Form des koagulierten Produkts
erstarren läßt, die Bildung eines entwässerten Endprodukts
gestattet, daß eine ausreichende Porosität besitzt, um eine
schnelle Rehydration zuzulassen.
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Leider ist die Lyophilisierungsbehandlung sehr aufwendig, die
Lenkung der Anlagen ist schwierig und, da die Wärmeaustausche
von einem geringen Wirkungsgrad sind, sind diese Anlagen
groß.
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Wenn man die Lyophilisierungsbehandlung umgehen möchte, zeigt
es sich, daß beispielsweise eine Trocknung unter Unterdruck
oder eine Trocknung mit heißer Luft nicht die Gewinnung eines
befriedigenden Produkts gestatten, da dieses zu kompakt ist
und eine Garzeit von mehreren Minuten erfordert, oder da das
erhaltene Produkt im Gegenteil nicht ausreichend trocken ist
und die gebildete Kruste das Wandern des Wassers verhindert.
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In der GB-A1-1274 905 wird ein Verfahren beschrieben, gemäß
welchem man verschiedene pulverförmigen Produkte im trockenen
Zustand mit Hilfe von feuchter Luft behandelt, um ein
agglomeriertes Produkt herzustellen, das in Wasser leicht zu
dispergieren ist. Bei dieser Technik geht es nur um die
mechanische Adhäsion der auf diese Weise agglomerierten Teilchen,
eine Erscheinung, die beliebig reversibel ist.
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Im Fall der vorliegenden Erfindung soll hauptsächlich
erreicht werden, die Struktur der benutzten Proteinbestandteile
irreversibel zu konservieren, weshalb ein
Koagulierungsvorgang unter Anwesenheit von feuchter Luft vorgenommen wird,
der so durchgeführt wird, daß die poröse Struktur der zuvor
entwässerten Proteinrohstoffe intakt beibehalten wird.
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Ziel der Erfindung ist deshalb ein Verfahren zur Gewinnung
eines entwässerten koagulierten Produkts, das befriedigende
Rehydrationsmerkmale besitzt, die die Bildung eines
Endprodukts gestatten, das mit einem frischen Produkt vergleichbar
ist.
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Ziel der Erfindung ist ferner ein Verfahren vom oben
beschriebenen Typ, bei dem es möglich ist, den Koagulationsgrad
des Produkts genau zu steuern.
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Gegenstand der Erfindung ist somit ein Verfahren zur
Gewinnung eines entwässerten koagulierten Produkts gemäß Anspruch
1.
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Unter feuchte Luft versteht man sowohl ein Luft-Dampf-Gemisch
als auch Dampf im engen Sinn.
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So besteht das Verfahren im wesentlichen darin, daß der nicht
koagulierte Rohstoff getrocknet wird, indem ihm eine poröse
Struktur verliehen wird und diese Anfangsporosität bei der
Koagulierung beibehalten wird, so daß man ein entwässertes
koaguliertes Endprodukt erhält, das leicht rehydratisierbar
ist.
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In dem erfindungsgemäßen Verfahren kann die Entwässerung
durch Mikrowellen unter vermindertem Druck vorgenommen
werden.
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Diese Mikrowellenbehandlung gestattet eine vollständige
Steuerung der Expansion des Produkts und damit seiner
Porosität, sie gestattet somit die vollkommene Steuerung der
Rehydrationsmerkmale des Endprodukts, wobei gleichzeitig die
Eigenschaften der Proteine intakt beibehalten werden.
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Da die Koagulierung mit feuchter Luft durchgeführt wird,
kondensiert ein Teil des in dieser feuchten Luft enthaltenen
Dampfes auf dem entwässerten Produkt, was die Koagulierung
der Proteine gestattet.
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Diese Koagulierung wird ohne Änderung der Struktur der
entwässerten Stücke durchgeführt, die ihre Porosität
beibehalten.
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Weitere Merkmale und Vorteile ergeben sich aus der folgenden
Beschreibung, in der die Prozentsätze sich auf das Gewicht
beziehen.
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Ein Rohstoff, der aus Frischeiern bestehen kann, kann mit
einem Blatt- oder Schneckenmischer homogenisiert werden.
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Es kann sich um eine Mischung handeln, in der die natürlichen
Verhältnisse von Eiweiß und Eigelb beibehalten sind, sie kann
jedoch auch mit Eiweiß oder mit Eigelb angereichert sein. Die
Mischung kann vor der Entwässerung konzentriert werden, indem
in sie beispielsweise Pulverei eingebracht wird.
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Andere Zutaten können auch in Form von Pulver oder
Flüssigkeit beigegeben werden. Während der Homogenisierungsphase
kann es vorteilhaft sein, die Einführung von Luft zu
begrenzen, um die Expansion bei der nachfolgenden Entwässerung zu
begrenzen.
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Die so erhaltene Mischung wird anschließend entwässert, wobei
der Trockenmassegehalt auf mehr als 90 % gebracht wird.
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Diese Entwässerung wird bei einer Temperatur durchgeführt,
die die Koagulierung der Proteine vermeidet.
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Im Fall eines Rohstoffs auf der Basis von Eiern ist die
Entwässerungstemperatur niedriger als 58ºC, was die
Koagulierungstemperatur der Proteine der Eier ist.
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Die Koagulierung bringt nämlich die Bildung von kompakten
Aggregaten mit sich, bei denen das Wasser stark gebunden ist,
was einen langwierigen und unvollständigen
Entwässerungsprozeß mit sich bringt, wobei das erhaltene Produkt keine
ausreichende Porosität besitzt, die eine schnell Rehydration
gestatten würde.
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Gemäß einer Abwandlung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird
die Entwässerung durch Mikrowellen unter vermindertem Druck
vorgenommen, was eine Steuerung der Bedingungen der Expansion
des Produkts gestattet.
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Im Fall einer Entwässerung durch Mikrowellen wird die
Expansion des Produkts nämlich durch die Eingangstemperatur des
Produkts und durch den in dem Mikrowellenraum herrschenden
Druck bestimmt.
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Je höhe die Eingangstemperatur ist, um so geringer ist, wie
auf der Hand liegt, die Viskosität des Produkts und um so
weniger stark die Expansion. Wenn bei einer Mischung mit der
folgenden Zusammensetzung:
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Masse (%)
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Gesalzenes Eigelb 39,82
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Pulverformiges Eigelb 17,26
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Pulverformiges Eiweiß 16,72
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Entrahmte Milch 10,09
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Wasser 16,11
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die Entwässerung mit einem verminderten Druck von 1333 Pa bei
einem Durchsatz von 20 kg/h mit einer Mikrowellenleistung von
6,5 kW durchgeführt wird, zeigt die nachstehende Tabelle die
Entwicklung der Dichte des Endprodukt in Abhängigkeit von der
Eingangstemperatur des Produkts.
Eingangstemp. des Produkts
Abmessung der Produktschicht
Endtrockenmasse (%)
Dichte
Höhe
Breite
nicht verdichtet
verdichtet
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Man sieht also deutlich, daß bei einer Temperaturzunahme,
welche die Viskosität verringert, die Expansion schwächer
ist, was eine Erhöhung der Dichte des Produkts ergibt.
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Außerdem verringert die geringere Expansion die
Austauschfläche zwischen dem Produkt und der umgebenden Luft, was die
Trocknungstemperatur und damit den Wirkungsgrad der
Verdampfung erhöht, was einen höheren Trockenmassegehalt im
Endprodukt mit sich bringt.
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Die nachstehende Tabelle zeigt ferner den Einfluß des
Restdrucks in der Mikrowellenkammer auf den Endgehalt an
Trockenmasse und auf die Trocknungstemperatur bei derselben Mischung
wie oben bei einer Eingangstemperatur von 30ºC und einer
Mikrowellenleistung von 6,5 kW.
Druck i.d. Kammer
Abmessungen d. Produktschicht
Trocknungstemperatur
Endtrockenmasse
Höhe
Breite
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Wie oben gesagt wurde, ist die Trocknungstemperatur umgekehrt
proportional zur Expansion, das, da es die Austauschfläche
vergrößert, die Kühlung begünstigt.
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Es zeigt sich so deutlich, daß die Expansion umso stärker
ist, je höher der Restdruck ist. Insbesondere zeigt sich, daß
bei 5333 Pa das Quellen 4 mal stärker als bei 933 Pa ist.
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Durch Einwirkung auf die Eingangstemperatur und auf den Druck
in der Mikrowellenkammer ist es also tatsächlich möglich, die
gewünschte Expansion und damit die gewünschte Porosität zu
erlangen.
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Die Bedingungen der Entwässerung durch Mikrowellen können
vorzugsweise eine Eingangstemperatur des Produkts von nahe
50ºC, um den Wirkungsgrad der Verdampfung zu erhöhen, und ein
Druck von unter 1333 Pa sein.
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Das entwässerte Produkt, das einen Trockenmassegehalt von
über 90 % und vorzugsweise 94 % bis 97 % besitzt, kann durch
Brechen und dann Granulierung und Sieben auf die gewünschten
Abmessungen in Stücke zerkleinert werden.
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Das Produkt wird anschließend koaguliert.
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Das trockene Produkt mit Raumtemperatur wird in einen
Feuchtluftstrom mit einer Trockentemperatur von über 100ºC
gebracht.
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Es findet ein Wärmeenergieaustausch zwischen dem Produkt und
der Luft statt, die einen Teil ihrer Energie zum Erwärmen des
Produkts abgibt.
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Das in der feuchten Luft enthaltene Wasser kondensiert an dem
entwässerten Produkt. Diese Kondensierung, die das für die
Koagulierung der Proteine erforderliche Wasser zuführt, wird
durchgeführt, bis die Temperatur des Produkts gleich dem
Taupunkt der feuchten Luft ist.
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Je höher der Taupunkt und die relative Feuchtigkeit sind, um
so stärker ist die Kondensierung des Wasserdampfs.
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Ebenso ist die Kondensierung um so stärker, je geringer die
Temperatur des Produkts ist.
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Bei dieser Kondensierung stellt das Gewicht des kondensierten
Wassers 1 % bis 15 % des Gewichts des behandelten Produkts
dar, wobei diese Wassermenge ausreicht, um die Koagulierung
der Proteine zuzulassen.
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Die Koagulierung der Proteine wird erreicht, wenn die
Kondensierung des Wassers einer ausreichenden Taupunkttemperatur
entspricht.
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Der Koagulierungsgrad des Produkts wird also durch die
Merkmale der verwendeten feuchten Luft bestimmt.
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Eine feuchte Luft mit einem Taupunkt von 70ºC führt zu einem
wenig koagulierten Produkt, eine feuchte Luft mit einem
Taupunkt von 100ºC führt zu einem stark koagulierten Produkt.
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Bei Verwendung von feuchter Luft unter Druck ist es sogar
möglich, Taupunkttemperaturen von über 100ºC zu erhalten.
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Nach der Kondensierungsphase ist die Temperatur des Produkts
auf der Taupunkttemperatur der Luft.
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Das Produkt erhält hierbei von der heißen Luft Energie, so
daß seine Temperatur bis zu der feuchten Temperatur ansteigt.
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Es ist zu bemerken, daß diese Erwärmungsphase praktisch nicht
existiert, wenn die relative Feuchtigkeit der Luft hoch ist.
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Die Feuchttemperatur und die Taupunkttemperatur sind hierbei
nämlich sehr nahe beieinander.
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Wenn die Feuchttemperatur erreicht wurde, bleibt das Produkt
auf dieser Temperatur, solange die Aktivität des
Kondensationswassers gleich 1 ist. Dann, wenn das Produkt trocknet,
stellt sich ein Gleichgewicht zwischen der Aktivität des
Wassers des Produkts und er relativen Feuchtigkeit der Luft ein.
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Die Temperatur des Produkts steigt bis zur Trockentemperatur
der Feuchtluft.
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Die nachfolgenden Beispiele veranschaulichen die Durchführung
des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Beispiel 1:
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Es wurde eine Mischung mit der folgenden Zusammensetzung
entwässert:
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Masse (%)
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Gesalzenes Eigelb 39,82
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Pulverförmiges Eigelb 17,26
-
Pulverförmiges Eiweiß 16,72
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Entrahmte Milch 10,09
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Wasser 16,11
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Das erhaltene Produkt besitzt einen Trockenmassegehalt von
97 % und hat die folgende Zusammensetzung:
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Masse (%)
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Eigelb 54,08
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Eiweiß 24,29
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Entrahmte Milch 15,76
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Salz 2,57
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Wasser 3,00
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Das Produkt wurde anschließend zu Stücken von 1 x 2 cm
zerkleinert.
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Dann wurde es in feuchter Luft koaguliert, bis man einen Kon
agulationsgrad erhält, der dem von Rühreiern entspricht.
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Die Konservierung des Produkts war hervorragend. Selbst nach
12 Monaten bei 20ºC behält das Produkt seinen
Frischeigeschmack
bei, seine Farbe wurde weder durch Entfärbung noch
durch Braunwerden verändert.
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Das Produkt läßt sich in kochendem Wasser sofort
rehydratisieren.
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Der Geschmack des Produkts ist ausgeprägt.
Beispiel 2:
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Ein entfetteter Sojaproteinextrakt wurde bis zu einem
Trokkenmassegehalt von 93,55 % entwässert und mit feuchter Luft
mit einer Trockentemperatur von 120ºC 30 Sekunden lang bei
einer Feuchttemperatur von 80ºC behandelt.
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Das Produkt wies dann ein Verhältnis löslicher
Stickstoff/Gesamtstickstoff von 22,3 % auf (im Vergleich zu einem
Verhältnis löslicher Stickstoff/Gesamtstickstoff von 38,3 %
bei dem koagulierten Produkt), wobei das Verhältnis löslicher
Stickstoff/Gesamtstickstoff für den Koagulierungsgrad
charakteristisch ist.
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Auf diese Weise wurden 42 % der löslichen Proteine
koaguliert.
Beispiel 3:
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Der gleiche entfettete Sojaproteinextrakt wie im
vorhergehenden Beispiel wurde unter denselben Bedingungen, jedoch mit
einer Feuchttemperatur von 96ºC behandelt.
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Das Verhältnis löslicher Stickstoff/Gesamtstickstoff des
Produkts betrug hierbei 10,0 %, wobei 76 % der löslichen
Proteine koaguliert haben.
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Die folgenden vergleichenden Beispiele veranschaulichen die
Unzulänglichkeiten der Verfahren, bei denen entweder ein
koaguliertes Produkt getrocknet wird oder daß versucht wird,
ein entwässertes Produkt zu koagulieren, indem keine feuchte
Luft verwendet wird.
Beispiel 4
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Erbsenproteine in Pulverform wurden auf einem Sieb in einer
dünnen Schicht angeordnet, um den Durchgang der feuchten Luft
zu gestatten.
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Die Testbedingungen waren die folgenden:
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- Charge pro Platte : 0,300 kg
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- Dicke der Produktschicht : 2 bis 3 mm
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- Geschwindigkeit der feuchten Luft : 1,2 m/s
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- Trockentemperatur der Luft : 140ºC
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- Behandlungszeit : 30 s
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Es wurden drei Reihen von Versuchen durchgeführt, wobei der
Trockenmassegehalt des Produkts und die Feuchttemperatur der
Luft geändert wurden.
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Die Koagulierung der Proteine wurde durch das Verhältnis
löslicher Stickstoff/Gesamtstickstoff (NS/NT) ermittelt.
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Die nach stehende Tabelle gibt in Prozent das Verhältnis
(NS/NT) in Abhängigkeit von den Behandlungsbedingungen an.
Trockenmasse des Produkts
Vergleich
Feuchttemperatur der Luft
lösl. Stickstoff/Gesamtstickstoff
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Man sieht also deutlich:
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- Die Koagulierung ist um so stärker, je geringer der
Trokkenmassegehalt ist.
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- Die Koagulierung der Erbsenproteine findet erst ab einer
Feuchttemperatur von mehr oder gleich 85ºC statt.
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Eine stärkere Koagulierung der Erbsenproteine erfordert die
Verwendung von überhitztem Dampf unter Druck, bei dem die
Kondensationstemperatur größer oder gleich 100ºC ist.
Vergleichendes Beispiel 1:
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Eine Mischung auf der Basis von Ei wird in einem Becken
erwärmt, bis die Koagulierung erreicht wird. Wenn die
gewünschte Koagulierung erreicht ist, wird das Produkt auf
Platten angeordnet, wobei die Höchstdicke der Produktschicht
2 cm beträgt.
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Diese Platten werden in einem Ofen unter Unterdruck
angeordnet.
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Heiztemperatur beträgt 80ºC und der absolute Druck 20 mm Hg.
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Die für die Entwässerung des Produkts erforderliche
Trocknungszeit beträgt 9 Stunden.
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Das erhaltene Produkt besitzt nicht die gewünschten Merkmale,
es ist kompakt und erfordert mehrere Minuten Garen vor seinem
Verzehr.
Vergleichendes Beispiel 2:
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Eine Mischung auf der Basis von Ei wird in einem Becken
erwärmt, bis die Koagulierung erreicht wird. Wenn die
gewünschte Koagulierung erreicht ist, wird das Produkt auf
Platten angeordnet, wobei die maximale Dicke der
Produktschicht 2 mm beträgt.
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Die Platten werden in einem Heißlufttrockner angeordnet.
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Die Trocknungsbedingungen sind:
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- Temperatur der Luft 60ºC
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- Geschwindigkeit der Luft 2,5 m/s
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- relative Feuchtigkeit 10 %
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Nach einer Stunde Behandlung ist das Produkt verkrustet, das
Produkt trocknet nicht mehr, das Innere der Stücke bleibt
feucht.
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Das erhaltene Produkt ist nicht trocken genug, die gebildete
Kruste verhindert das Wandern des Wassers.
Vergleichendes Beispiel 3:
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Ein trockenes Produkt, das durch Mikrowellentrocknung einer
Mischung auf der Basis von Eiern erhalten wird, wird mit
Heißluft behandelt, um die Proteine zu koagulieren.
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Die Trockentemperatur der Luft ist auf einen Wert
eingestellt, der über der Koagulierungstemperatur der Proteine des
Eis liegt.
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Beispiel für Behandlungsbedingungen:
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- Trockentemperatur 120ºC
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- relative Feuchtigkeit 5 %
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- Geschwindigkeit der Luft 2,5 m/s
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Nach 5 min Behandlung zeigt das Produkt eine beginnende
Bräunung, sein Gehalt an Trockenmasse beträgt über 98,5 %.
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Während der Rehydration des erhaltenen Produkts lösen sich
die Proteine im Wasser auf, diese Behandlung hat nicht die
Koagulierung der Proteine bewirkt.
Vergleichendes Beispiel 4:
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Eine Mischung auf der Basis von Eiern wird entwässert und
durch Mikrowellen koaguliert.
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Während der Behandlung wird der Druck auf 80 mm Hg gehalten,
die erzeugte Temperatur erreicht 70ºC.
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Die Koagulierung der Proteine wird erreicht, das Produkt hat
jedoch die Form von kompakten Agglomeraten.
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Das trockene Produkt besitzt nicht die gewünschten
Eigenschaften.