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Die vorliegende Erfindung zur Herstellung eines pflanzlichen Instantpulvers aus Amarant, Quinoa und Chia, betrifft die Überführung der darin enthaltenen wertvollen Inhaltsstoffe in eine stabile Suspension, sowie die produktschonende Sprühtrocknung dieser. Das hergestellt pflanzliche Instantpulver kann anschließend in einem wässrigen Medium gelöst und verzehrt werden.
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Immer mehr Menschen verzichten aus gesundheitlichen, ethisch-moralischen, religiösen, ökologischen und/oder geschmacklichen Gründen ganz oder teilweise auf tierische Produkte. Im Sortiment des Lebensmitteleinzelhandels gibt es eine Vielzahl an Alternativprodukten zu tierischen Lebensmitteln. So sind diverse Alternativen zu Trinkmilch bspw. aus Soja, Reis oder Mandel in vielen Supermärkten verfügbar. Im gleichen Maße finden sich auch Alternativen zu Instantmilchpulvern, die es allerdings lediglich in speziellen Fachläden oder Internetshops zu kaufen gibt. Die Rohstoffe Amarant, Quinoa und Chia-Samen eignen sich aufgrund ihrer jeweiligen Nährstoff- und Vitalstoffdichte sowie wegen Abwesenheit von Gluten- und Laktose hervorragend für die Entwicklung von Ersatzmilchgetränken. Beispielsweise übersteigt der Calciumgehalt der drei Rohstoffe den der Kuhmilch um ein Vielfaches, die biologische Wertigkeit der Proteine ist höher, und die Fettzusammensetzung ist als vorteilhafter zu bewerten. Alternativprodukte zu Milch und vor allem Instantmilchpulvern aus den genannten Pseudogetreiden bergen ein enormes Vermarktungspotential in einem wachsenden Nischenmarkt.
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Derzeit sind keine Patentschriften bekannt, die die Herstellung von pflanzlichen Instantpulvern aus den Rohstoffen Amarant, Quinoa und Chia beschreiben. Außerdem wird die Patentrecherche dadurch erschwert, dass der Begriff „Milch“ im deutschen Sprachgebrauch nur für tierisches Eutersekret rechtlich zugelassen ist. Pflanzliche Äquivalente zu Milchprodukten werden daher als Drink oder ähnlich bezeichnet. Umgangssprachlich sowie im englischen Sprachgebrauch werden diese Produkte jedoch ebenfalls als „Milch“ bzw. „Milchprodukte“ benannt. Aufgrund der gesetzlichen Lage sind daher einige Produktnamen für die pflanzlichen Milchäquivalente vorhanden wie z. B. Ersatzmilchprodukte oder pflanzliche Milchprodukte.
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Im Folgenden sind einige Patentschriften von bereits auf dem Markt erhältlichen Milchalternativen sowie Milchalternativpulvern dargestellt.
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Es sind einige pflanzliche Alternativen zu Trinkmilch bekannt. Hier sind z. B. Verfahren zur Herstellung von Sojamilch (
EP0287081 ,
EP0334057 oder
DE12007015219 ) oder Mandelmilch (
US4639374 und
EP0776165 ) zu nennen. Auch sind teilweise pulverförmige pflanzliche Produkte auf dem Markt. In
CN1513382 A ist ein Verfahren beschrieben, welches aus einer frischen Sojamilch durch Gefriertrocknung ein Instantpulver herstellt. Dieses Patent hebt sich dabei deutlich von dem beschriebenen Vorhaben zur Herstellung eines pflanzlichen Instantmilchersatzpulvers aus Amarant, Quinoa und Chia ab. Die Gefriertrocknung ist eine preisintensive Art Produkte zu trocknen.
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Im
CN1297705 A wird ein Instantmandelpulver beschrieben, welches aus Mandelmehl und Zusätzen von Zucker, Calcium, Stärke und Spurenelementen besteht. In der
CN1043614 A ist eine Methode zur Herstellung eines Instantmandelpulvers beschrieben. Diese bestehenden Patente heben sich durch die vorliegende Patentschrift dahingehend ab, dass neben dem Rohstoff Mandel noch weitere Rohstoffe im Pulver vorhanden sind und zum anderen durch das beschriebene Verfahren. Im vorliegenden Patent werden ausschließlich die Rohstoffe Amarant, Quinoa und Chia verwendet, die durch Zerkleinerung und Erhitzung behandelt werden.
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Die
DE10348539 B4 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung eines Proteinpulvers. Die Erfindung betrifft dabei mindestens eine Proteinquelle aus Kuh-, Schafs-, Ziegen-, Stutenmilch, Molke, Hafer-, Soja- oder Reismilch und einen Stabilisator. Außerdem wird darin das Verfahren zur Herstellung und zur Trocknung beschrieben. Das hergestellte Proteinpulver soll u. a. in Getränken mit saurem pH-Bereich eingesetzt werden. Dieses Pulver steht als Proteinquelle im Vordergrund und hat zudem einen anderen Einsatzbereich, als das pflanzliche Instantpulver aus Amarant, Quinoa und Chia. Dieses ist zudem vegan und gluten- sowie laktosefrei.
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Diese dargestellten Patente behindern die Verfahrensentwicklung eines glutenfreien, pflanzlichen Instantpulvers auf Basis von Amarant, Quinoa und Chia aus den dargelegten Gründen nicht.
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Kürzlich sind eine Reihe von Patentschriften aus China veröffentlich worden, welche zum Gegenstand einen Quinoa- (
CN000109007503A ,
CN000108770932A ,
CN000108142556A ,
CN000105211306A und
CN000108835264A ) bzw. Chiasamen-Drink (
CN000107912667A und
CN000105767819A ) haben. Diese beinhalten das Herstellungsverfahren und auch die Anreicherung mit wertgebenden Stoffen. Auch die Kombination aus Chiasamen und Quinoa (
CN000107821597A ) wurde in einer Patentschrift hinsichtlich einer aromatisierten, fermentierten Milch beschrieben. Da es sich hierbei allerdings bereits um fertige Getränke handelt, grenzt sich dieses neben den Herstellungsverfahren auch vom zielführenden Produkt einen Instantpulvers ab.
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All diese Patentschriften stehen damit nicht in Konflikt mit der vorliegenden neuen Entwicklung, eine Abgrenzung besteht eindeutig hinsichtlich der Produktzusammensetzung sowie der Herstellungsweise.
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Für die vorliegende Erfindung wird zunächst eine Rohstoffauswahl aus Amarant, Quinoa und Chia festgelegt. Dabei geht es neben den wertgebenden Inhaltsstoffen vor allem, um die Farbgebung. Diese sollte für die Zielstellung, ein möglichst helles Pulver zu erzielen, ebenfalls möglichst hell ausfallen. Neben den Rohstoffen Amarant, Quinoa und Chia, sind auch Varianten und Kombinationen aus Buchweizen, Hirse, Leinsamen oder anderen Getreide- und getreideähnlichen Rohstoffen möglich. Im weiteren Verlauf der Gebrauchsmusterschrift wird sich nur auf die Rohstoffe Amarant, Quinoa und Chia bezogen, schließt aber eine Umsetzung anderer Getreide- und getreideähnlichen Rohstoffe nicht aus.
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Amarant, Quinoa und Chia besitzen eine hohe geschmackliche Präferenz mit einer sehr vorteilhaften Vital- und Nährstoffdichte. Hervorzuheben sind hier der hohe Calciumgehalt, der hohe Proteingehalt und die vorteilhafte Fettzusammensetzung. Im Gegensatz zu den bestehenden Konkurrenzprodukten auf Basis anderer Rohstoffe lassen sich Alleinstellungsmerkmale hinsichtlich eines typischen Geschmacks, einer vorteilhaften Fettzusammensetzung (hoher Anteil mehrfach ungesättigter Fettsäuren), eines hohen Proteingehalts sowie Calciumgehalts formulieren.
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Um wertvolle und thermisch instabile Bestandteile nicht zu beschädigen und möglichst viele Inhaltsstoffe aufzuschließen, erfolgt weitergehend ein schonender Zerkleinerungsprozess der Rohstoffe. Dabei ist die Art der Zerkleinerung abhängig von der Vorbehandlung der Rohstoffe. Diese können in unbehandelter, vermälzter oder entölter Variante eingesetzt bzw. zur Zerkleinerung verwendet werden.
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Beim Vermälzen werden Inhaltsstoffe der Rohstoffe verändert. Insbesondere sekundäre Inhaltsstoffe und Kohlenhydrate sind davon betroffen. Dies kann sich positiv auf die nächsten Verarbeitungsschritte, vor allem aber auf den Geschmack auswirken. Amarant und Quinoa weisen ein erdiges und bitteres Aromaprofil auf. Durch eine Vermälzung der Rohstoffe kann dieses Profil positiv beeinflusst werden. Zudem kann durch eine Vermälzung ein süßerer Geschmack durch die Spaltung langkettiger Kohlenhydrate erreicht werden.
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Eine Entölung ist dahingehend sinnvoll, dass vor allem die Rohstoffe Amarant und Chia einen hohen Anteil an Fetten aufweisen. Dies kann bei einer Zerkleinerung im unbehandelten Zustand zu einer Agglomeration der Mehle führen. Um dies zu verhindern, könnte es sich empfehlen die Rohstoffe vorher zu entölen.
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Sowohl eine Trocken- als auch eine Nassvermahlung der Rohstoffe sind möglich. Die Zerkleinerung kann dabei beispielsweise zwischen 0,1 - 4 min in einer elektrischen Mühle erfolgen. Im Allgemeinen sollten Temperaturen über 60 °C bei der Zerkleinerung vermieden werden, um wertgebende Inhaltsstoffe nicht zu schädigen.
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Die gemahlenen Rohstoffe werden anschließend in eine wässrige Suspension (z. B. mit Trinkwasser) überführt. Der Feststoffanteil von Amarant und Quinoa sollte dabei zwischen 5 - 30 % liegen und der Anteil von Chia zwischen 0,5 - 10 %. Die Suspension wird in einer Kolloidmühle hergestellt mit einem Mahlspalt zwischen 0,05 - 0,2 mm. Durch die hergestellte Suspension soll es gelingen, möglichst viele der wertgebenden Inhaltsstoffe von den Rohstoffen zu übertragen. Darüber hinaus ist ein Verkleistern der Stärkebestandteile in der Suspension, vor allem von Quinoa und Amarant für ein nussiges und cremiges Aroma unbedingt erforderlich.
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Für die produktschonende Sprühtrocknung zu Pulverherstellung ist es notwendig, die entstandene Suspension mit Öl zu versetzten und zu homogenisieren. Hierbei soll die Suspension idealerweise mit rohstoffeigenen oder alternativ mit 0,5 - 5 % rohstofffremden Ölen angereichert werden, um im finalen, vom Verbraucher eingerührten Instantpulver
- • eine angenehme, milchähnliche Cremigkeit zu erreichen,
- • eine optische Farbanpassung durch eine Änderung der Lichtbrechung zu erhalten und
- • ein breites Fettsäurespektrum mit ungesättigten Fettsäuren zu erzielen.
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Die Homogenisation kann dabei ebenfalls in einer Kolloidmühle oder einem Hochdruckhomogenisator erfolgen. Hohe Drehzahlen von 24.000 U/min sind dafür notwendig. Um eine homogene Suspension zu erhalten, in der sich Rohstoffpartikel und Fetttröpfchen gleichmäßig verteilen, um einheitliche Trocknung zu einem Pulver zu gewährleisten. Dabei sind folgende Parameter von Bedeutung:
- • Auswahl eines geeigneten Öles:
- Das Öl sollte ein wertvolles Fettsäurespektrum aufweisen und nicht oxidationsanfällig sein.
- • Einstellung des Fettgehaltes:
- Der Fettgehalt muss so eingestellt werden, dass eine angenehme Cremigkeit beim Verzehr des eingerührten Instantpulvers sensorisch festzustellen ist.
- • Einstellung der Größe der Fetttröpfchen:
- Die Fetttröpfchen sind auf eine möglichst gleichmäßige und kleine Größe zu homogenisieren, so dass zum einen eine stabile und homogene Suspension hergestellt werden, zum anderen die Sprühtrocknung durchgeführt werden kann, ohne dass es zu einer Verstopfung der Düse kommt. Die Einstellung der Fetttröpfchengröße erfolgt im Homogenisator durch die Festlegung der Spaltbreite der Austrittsdüse und die Anzahl der Behandlungszyklen.
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Durch die Zugabe sensorisch maskierender Fette und Öle besteht zudem die Möglichkeit unangenehme Geschmacks- und Aromastoffe zu überdecken. Dabei handelt es sich primär um die erdigen und leicht bitteren Aromastoffe von Amarant und Quinoa. Hinzu kommt, dass einige Vitamine und Nährstoffe durch Fette besser im menschlichen Körper aufgenommen und verwertet werden können. Hierzu zählen z. B. Omega-3-Fettsäuren, die zu einem hohen Anteil in Chia-Samen vorhanden sind. Als Öle können sowohl neutrale Öle wie z. B. Sonnenblumen- oder Rapsöle als auch hochwertige Öle wie beispielsweise Leinöl eingesetzt werden, die zu einer zusätzlichen Aufwertung des pflanzlichen Instantpulvers führen und einen weiteren positiven gesundheitlichen Beitrag leisten.
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Die erzeugte Suspension aus Amarant, Quinoa und Chia kann hinsichtlich der Einstellung der Mindesthaltbarkeit pasteurisiert bzw. sterilisiert werden. Eine Pasteurisation dient der Inaktivierung von Enzymen und Mikroorganismen, die die Haltbarkeit maßgeblich beeinflussen. Dieser Prozess muss möglichst inhaltsstoffschonend erfolgen, wobei die Parameter Temperatur, Temperaturregime, Druck und Dauer einzustellen und anzupassen sind. Eine Sterilisation (z. B. 140 °C, 4 sec) oder Thermisation (mindestens 15 sec, 57 - 68 °C) stellt eine Behandlung bei höheren Temperaturen aber auch geringerer Einwirkzeit dar, was eine Entfernung bzw. Abtötung aller enthaltenen Mikroorganismen zur Folge haben soll.
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Durch eine Sprühtrocknung soll die vorher hergestellte homogene Suspension aus Amarant, Quinoa und Chia zu einem Instantpulver verarbeitet werden. Dabei soll das Produkt frei rieselfähig sein. Durch diese schonende Art der Trocknung beträgt die maximale Partikeltemperatur 65 - 75 °C. Durch diese geringen Temperaturen und kurze Verweildauer im Sprühtrockner, werden die wertvollen Inhaltsstoffe der Suspension nicht zerstört. Der Trockensubstanzgehalt des sprühgetrockneten Pulvers liegt zwischen 5 - 30%, die Viskosität der Suspension zwischen 0,1 - 0,9 Pas.
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Es ist davon auszugehen, dass das sprühgetrocknete Pulver für die jeweiligen Einsatzgebiete optimiert und angepasst werden muss (z. B. Partikelgrößenanpassung, sensorische Verfeinerung). Die Partikelgrößenanpassung ist von großer Bedeutung, um z. B. ein optimales Löseverhalten in Getränken, in die das Pulver integriert werden soll, einzustellen. Moderne Sprühanlagen besitzen zu diesem Zwecke eine Produktstromrückführung, bei der feine Partikel durch erneutes Einleiten in den Trocknungsstrom die Möglichkeit besitzen mit anderen Partikeln zu aggregieren und somit zu wachsen. Weitere Optionen bestehen in der Anwendung der Wirbelschicht- oder Extrudertechnologie. Bei allen Trocknungstechnologien ist darauf zu achten, dass die Trocknungstemperatur unter 60 °C liegt, um Bräunungsreaktionen des Pulvers zu vermeiden.
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Die vorliegende Erfindung wird im folgenden Ausführungsbeispiel näher erläutert.
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Ausführungsbeispiel
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Im Ausführungsbeispiel wird das erfindungsgemäße native Instantgetränkepulver, bestehend aus den Rohstoffen Amarant, Quinoa und Chia in variierbaren Mengenverhältnissen, in seiner nativen Form dargestellt. Der Erfindungsgedanke ist ebenso auf Pulverkreationen mit unterschiedlichen Geschmacksnuancen, bevorzugt in den Geschmacksrichtungen Schokolade, Erdbeere und Vanille, anwendbar.
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Arbeitsschritt: Vorzerkleinerung der Rohstoffe
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Die Rohstoffe (Amarant, Quinoa, Chia) werden separat mit einem Schneidwerkzeug, bevorzugt in Form einer elektrischen Mühle für 0,1 - 4 min grob zerkleinert. Die Erwärmung des Produktes sollte bei diesem Schritt 50 °C nicht überschreiten. Die Rohstoffe haben im Anschluss Partikelgrößen zwischen 50 bis max. 900 µm.
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Arbeitsschritt: Suspendierung der Rohstoffe
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Die gemahlenen Rohstoffe werden in einer Mühle, bevorzugt einer Kolloidmühle auf einem kleinen Mahlspalt (von 0,05 - 0,2 mm), mit Trinkwasser suspendiert. Hierbei werden Konzentrationen von jeweils Amarant und Quinoa im Bereich zwischen 3 - 30%, bevorzugt 7 % festgelegt, Chia hingegen wird in geringen Konzentrationen von 0,5 - 10 %, bevorzugt 3 % zugegeben. Dieser Verfahrensschritt wird solange durchgeführt bis eine Mindesttemperatur von 85 °C erreicht ist, bei der der Suspendierungsprozess abgebrochen wird.
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Arbeitsschritt: Homogenisierung der Rohstoffe
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Im Anschluss wird unter Zugabe eines geeigneten Öls (bevorzugt Sonnenblumenöl) in einer Menge von 0,5 - 5 % der Gesamtmasse, bevorzugt 1 %, für 0,5 - 5 min, bevorzugt 2 min, bei hoher Drehzahl, bevorzugt 24.000 U/min, homogenisiert.
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Die Zusammensetzung der fertigen Suspension wird in Tab. 1 genannt.
Tabelle 1: Rohstoffzusammensetzung der Suspension
| Rohstoffe | Einwaage in % |
| Amarant | 7 |
| Quinoa | 7 |
| Chia | 3 |
| Sonnenblumenöl | 1 |
| Leitungswasser | 82 |
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Arbeitsschritt: Sprühtrocknung der Suspension
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Die Trocknung erfolgte in einem handelsüblichen Sprühtrockner. Der Trockensubstanzgehalt ist auf 5 - 30 %, im Idealfall auf 8-15 %, zu regulieren, um eine effiziente Trocknung zu gewährleisten. Hierbei sind hohe Temperaturen von über 100 °C zu vermeiden, um die enthaltenen temperaturempfindlichen Inhaltsstoffe zu erhalten und Bräunungsreaktionen zu vermeiden. Sehr feine Partikel werden dem Produktstrom wieder zurückgeführt, um eine Partikelgröße zu generieren, die sich gut wieder im flüssigen Medium rehydratisieren lässt.
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Arbeitsschritt: Aufwertung des nativen Amarant/Quinoa/Chia Pulvers
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Zur Kreierung unterschiedlicher sensorischer Eindrücke ist eine Zugabe von verschiedenen Geschmacksstoffen (bevorzugt Schokolade, Erdbeere und Vanille) sowie zur Unterstreichung des optischen Eindrucks entsprechende Farbstoffe (bevorzugt Kakao, Vitamin B2 und Rote Beete) in unterschiedlichen Konzentrationen erwünscht.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 0287081 [0005]
- EP 0334057 [0005]
- DE 12007015219 [0005]
- US 4639374 [0005]
- EP 0776165 [0005]
- CN 1513382 A [0005]
- CN 1297705 A [0006]
- CN 1043614 A [0006]
- DE 10348539 B4 [0007]
- CN 000109007503 A [0009]
- CN 000108770932 A [0009]
- CN 000108142556 A [0009]
- CN 000105211306 A [0009]
- CN 000108835264 A [0009]
- CN 000107912667 A [0009]
- CN 000105767819 A [0009]
- CN 000107821597 A [0009]