DE2623601C2 - Dichtes, gleichmäßig geschichtetes, aus pflanzlichen Proteinen bestehendes fleischähnliches Produkt und Verfahren zu dessen Herstellung - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Herstellung eines fleischähnlichen Produktes aus einer pflanzliches Protein und Feuchtigkeit enthaltenden Masse, die erhitzt und solange gerührt wird, bis eine heiße, fließfähige und im wesentlichen unorientierte Masse entsteht, die letztlich durch einen Extruder bewegt wird.

Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung läßt sich ein Produkt mit einer geschichteten fleischähnlichen Struktur herstellen, bei dem das Ausmaß des unmittelbar nach dem Extrudieren stattfindenden Aufblähens des Produktes möglichst gering ausfällt.

Verfahren zur Extrusion von pflanzlichen Proteinen in Kochextrudern sind beispielsweise in den US-PS 30 47 395, 31 42 571, 34 88 770 und 38 70 805 beschrieben. Obwohl diese Extrusionsverfahren einen gewissen Erfolg aufweisen konnten, so weisen doch die Fleischersatzprodukte, die nach diesen Verfahren erzeugt werden, Eigenschaften auf, welche ihre Verwendbarkeit, besonders als vollwertiger Fleischersatz, maßgeblich einschränken. Einer der größten Nachteile gegenüber diesen bisher bekannten Produkten ist ihre aufgeblähte, zellulare, schwammige Struktur. Da die meisten dieser Fleisch-Streckprodukte unter hohem Druck und bei hoher Temperatur in den Extrusionskochern hergestellt werden, ist das erhaltene Produkt ein deformiertes, beliebig orientiertes Fleisch-Streckmittel, welches nach der Rehydratisierung eine gummiartige Struktur deformierter Schichten aufweist, dem aber das Aussehen, das Empfinden im Mund und die vielseitigen Verwendungsmöglichkeiten von Fleisch fehlen. Diese Eigenschaften haben in den meisten Fällen die Verwendung dieser Produkte auf die Rolle eines Fleisch-Streckmittels in Hackfleischprodukten beschränkt. Dazu kommt, daß das damit gestreckte Fleisch unannehmbar schwammig wird, ein unappetitliches Aussehen hat und ein unappetitliches Gefühl im Mund erzeugt, wenn zuviel dieser aus pflanzlichen Proteinen hergestellten Produkte diesen Hackfleischprodukten zugesetzt wird.

Aus der DE-OS 23 49 566 ist die Herstellung eines fleischähnlichen Produktes aus pflanzlichem Protein bekannt, wobei man einen Teig aus pflanzlichem Protein mit einer Feuchtigkeit von 20 bis 65% durch eine Zone führt, in der er unter Druck, beispielsweise unter 7 kg/cm², auf eine Temperatur von 121 bis 163°Cerhitzt, gereckt und ausgezogen wird, um ein faserige Beschaffenheit in Schichten zur beheizten Oberfläche des verwendeten Extruders zu bilden und zu fixieren. Der Teig wird schließlich unter Aufrechterhaltung des Fasergefüges bei einem Druckabfall, beispielsweise von unter 7 kg/cm², extrudieit, so daß ein Produkt mit einer Dichte von beispielsweise 0,6 g/cm³ erzielt wird. Bei

ίο diesem Verfahren wird aber, gemäß einem ausdrücklichen Hinweis in der Beschreibung (Seite 8, Absatz 1), nicht durch Düsen extrudiert, wodurch sich nur eine schlechte Faserstruktur ausbilden kann.
Wegen der defomierten zellulären Struktur der

meisten bisher erhältlichen extrudierten Produkte entsprach es der gängigen Praxis, diese Produkte zu zerhacken, statt sie als vollwertige Fleischersatzprodukte in Form von Fleischklößchen und ähnlichen Erzeugnissen zu verwenden. Annehmbare Fleischklöß-

chen-Produkte wären für die Verwendung in Eintopfgerichten, Sukiyaki und ähnlichem besonders geeignet, während die bisher erhältlichen, gehackten, aus pflanzlichen Proteinen hergestellten Produkte für die Verwendung in diesen Nahrungsmitteln wenig oder

überhaupt nicht geeignet sind. Demgegenüber fordert der Verbraucher, daß ein fleischklößchengroßes, aus pflanzlichen Proteinen hergestelltes fleischähnliches Produkt eine Textur aufweist, die dem richtigen Fleiches sehr ähnlich ist, da derartige Fleischklößchen nicht wie im Fall von Fleisch-Streckprodukten mit wirklichem Fleisch gemischt werden, weshalb deren nachteilige

Eigenschaften ausgeprägter und leichter feststellbar werden.

Es sind noch andere Verfahren zur Herstellung von aus pflanzlichen Proteinen bestehenden fleischähnlichen Produkten vorgeschlagen worden, die auch ihrerseits mit zahlreichen ungelösten Problemen behaftet sind. Es sind z. B. Spinn-Verfahren im Gebrauch, bei denen sehr dünne Stränge oder Filamente aus isoliertem Protein mittels einer Spinndüse hergestellt werden, worauf diese Filamente gestreckt, mit Fett, Eiproteinen und Cerealien-Bindemitteln imprägniert, gefärbt, aromatisiert und unter Druck miteinander verbunden werden, um ein vollwertiges fleischähnliches Produkt zu erhalten. Obwohl derartige gesponnene Produkte im allgemeinen konventionellen extrudierten Fleisch-Streckmitteln als fleischähnliche Produkte überlegen sind, so werden durch die hohen Kosten und die Komplexität dieser Verfahren die hauptsächlichen

Vorteile wieder zunichte gemacht, nämlich die Verwendung der preislich günstigen Pflanzenproteinen anstelle des teureren Fleisches.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung zum Herstellen eines fleischähnlichen

Produktes aus pflanzlichen Proteinen durch Extrusion zu schaffen, durch die eine bessere Schichtung des erhaltenen fleischähnlichen Produkts erzielt wird.

Gelöst wird diese Aufgabe dadurch, daß zwischen der Düsenendplatte des Extruders und dem Extrudergehäu-

se ein langgestrecktes rohrförmiges Verlängerungsstück vorgesehen ist, wobei im Verlängerungsstück zentral an der Innenseite der Düsenendplatte zwischen den Düsenöffnungen ein Körper in Form einer Granate angeordnet ist.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht es, ein fleischähnliches Produkt zu niedrigen Kosten durch Extrusion zu erhalten, das relativ kostengünstig ohne Verwendung von Spinndüsen oder anderen komplexen

Einrichtungen und Verfahren, und ohne Verwendung relativ teurer Zusätze produziert werden kann.

Der granatförmige Körper in dem rohrförmigen Verlängerungsstück bewirkt die Ausbildung von Schichten, bevor das Produkt aus dem Extruder-Mundstück austritt Während der Verarbeitung wird die Mischung im Schneckengehäuse Verschiebekräften in axialer und transversaler Richtung in bezug auf die Zylinderachse ausgesetzt, um das Protein zu kneten und auseinanderzuziehen, worauf die Mischung in dem rohrförmigen Verlängerungsstück vorwiegend axial wirkenden Kräften ausgesetzt wird, die die Ausbildung einer geschichteten, dichten fleischähnlicher. Struktur des fleischähnlichen Produktes unterstützen; zudem werden im Endstück des Schneckengehäuses und in dessen Verlängerung derartige Temperatur- und Druckbedingungen eingehalten, daß das Produkt relativ dicht, ohne Aufblähung und mit nur geringer sichtbarer Freisetzung von Dampf austritt.

In einer speziellen Ausbildung der vorliegenden Erfindung ist ein erster Extruder zum Aufheizen, Denaturieren und gründlichen Mischen des Pflanzen-Protein-Wassergemisches ohne wesentliche Texturierung oder Orientierung und anschließend ein zweiter entsprechend ausgebildeter Extruder vorgesehen, um das vorbehandelte unorientierte Proteingemisch aufzunehmen und es in ein dichtes, geschichtetes, nicht deformiertes fleischähnlichens Produkt gemäß der vorliegenden Erfindung überzuführen. Der zweite Extruder weist ein verlängertes Kopfstück auf, welches die Ausbildung einer geschichteten fleischartigen Struktur des fleischähnlichen Produktes unterstützt. Die Betriebsbedingungen in diesem zweiten Extruder wurden derart gewählt, daß das erhaltene Endprodukt relativ dicht ist und sich nach dem Austritt nicht aufbläht

Die Zeichnungen und Photographien stellen folgendes dar

F i g. 1 ist eine Seitenansicht eines Doppel-Extruders, der zur Produktion des fleischähnlichen Produktes dient;

Fig.2 ist eine Ansicht des Doppel-Extruders von Fig. 1 von oben;

F i g. 3 ist ein vergrößerter Vertikalschnitt des Kopfstückes des zweiten Extruders des in F i g. 1 und 2 dargestellten Doppel-Extruders;

Fig.4 ist eine Photographie in ca. 9,5facher Vergrößerung eines in der erfindungsgemäßen Vorrichtung hergestellten rehydratisierten und gekochten fleischähnlichen Produktes;

F i g. 5 ist eine Photographie in ca. 9facher Vergrößerung, die nebeneinander zum Vergleich fertig gekochten Schinken und in in der erfindungsgemäßen Vorrichtung herstellendes schinkenähnliches Produkt zeigt;

Fig.6—8 sind Elektronenraster-Mikroaufnahmen eines in der erfindungsgemäßen Vorrichtung hergestellten fleischähnlichen Produktes in 19,5-, 39- und 139facher Vergrößerung;

Fig.9—11 sind eine Reihe vergrößerter Aufnahmen (ca. 3,35fach vergrößert) eines in der erfindungsgemäßen Vorrichtung hergestellten einzelnen Stückes eines aus pflanzlichen Proteinen hergestellten fleischähnlichen Produktes, wobei F i g. 9 das Produkt in trockener Form, F i g. 10 in hydratisierter Form und F i g. 11 nach dem manuellen Auseinanderziehen der fleischähnlichen Schichten zeigt;

F i g. 12—14 sind eine Reihe Aufnahmen (ca. 3,35fach vergrößert) eines anderen Stückes eines fleischähnlichen Produktes, welches dieses in getrockneter und hydratisierter Form, beziehungsweise nach dem manuellen Auseinanderziehen der Schichten zeigen;

Fig. 15—17 sind eine Reihe Aufnahmen (ca. 3,35fach vergrößert) eines nach dem Stand der Technik nach dem Extrusionsverfahren hergestellten, aufgeblähten, aus pflanzlichen Proteinen bestehenden Fleisch-Streckproduktes, so wie es in trockener Form, hydratisiert und nach versuchter Trennung der deformierten Schichten aussieht;

Fig. 18 ist eine Elektronenraster-Mikroaufnahme in 19^f acher Vergrößerung des unorientierten Gemisches, wie es aus dem ersten Extruder austritt;

F i g. 19 ist eine Elektronenraster-Mikroaufnahme in 14,7facher Vergrößerung, welche eine Seitenansicht eines in der erfindungsgemäßen Vorrichtung hergestellten fleischähnlichen Produktes zeigt;

F i g. 20 ist eine Elektronenraster-Mikroaufnahme in 19,5f acher Vergrößerung, welche die gleichmäßige Schichtung und undeformierte Struktur des in der erfindungsgemäßen Vorrichtung hergestellten Produktes zeigt;

Fig.21 ist eine Elektronenraster-Mikroaufnahme in 19^facher Vergrößerung, welche die unregelmäßige Struktur eines nicht-hydratisierten nach dem Stand der Technik extrudierten, aus pflanzlichen Proteinen bestehenden Fleisch-Streckproduktes niedriger Dichte zeigt;

F i g. 22 ist eine Elektronenraster-Mikroaufnahme in 19,6facher Vergrößerung eines nichthydratisierten nach dem Stand der Technik extrudierten, welche aus pflanzlichen Protinen bestehenden Fleisch-Streckproduktes in trockener Form zeigt;

F i g. 23 ist eine weitere Elektronenraster-Mikroaufnahme in 17,5facher Vergrößerung eines nach dem Stand der Technik extrudierten Fleisch-Streckproduktes, die dessen deformierte unregelmäßige Struktur zeigt.

Der für die vorliegende Erfindung bevorzugte Doppel-Extruder ist in Fig. 1 und 2 dargestellt. Dieser Doppel-Extruder besteht aus einem Extruder 10, einem angebauten zweiten Extruder 12, einem rotierenden Messersatz 14 und einem üblichen Trockner/Kühler 16 für das Produkt. Wie am besten aus F i g. 2 ersichtlich, ist der zweite Extruder am Extruderkopf des ersten Extruders 10, und im allgemeinen rechtwinklig zum ersten Extruder, angeordnet. Zudem ist eine Fördereinrichtung 18 zum Transport des aus dem zweiten Extruder 12 austretenden fleischähnlichen Produktes zum Trockner/Kühler 16 vorgesehen.

Der dargestellte erste Extruder 10 ist ein »Wenger Modell X-25«-Extrusionskocher, über dem ein offener kegelstumpfförmiger Einfülltrichter 20 zur Aufnahme der trockenen, zur Verarbeitung bestimmter Rohmaterialien angeordnet ist. Ein Austrittsrohr 22 führt vom Boden des Einfülltrichters 20 zu einem länglichen, hochtourig drehenden Mischzylinder 24. Dampf- und Wasserleitungen (auf der Zeichnung nicht dargestellt) sind an den Mischzylinder 24 angeschlossen, die zur Einspeisung abgemessener Mengen Befeuchtungswassers, das innig beigemischt wird, sowie zum Aufheizen der aus dem Trichter 20 einfließenden Rohmaterialien dienen. Die Fördereinrichtung 26 verbindet den Austritt des Mischzylinders 24 mit dem Mehrkopf-Schneckengehäuse 28. In diesem Fall ist das Schneckengehäuse 28 mit sieben axial aufgereihten, miteinander verbundenen lvihrenartigen Einsätzen 30 versehen, welche alle den gleichen Durchmesser aufweisen und mit individuellen Kühl-/Heizmänteln versehen sind, die mit einem Heiz-

oder Kühlmittel, wie Dampf oder Kühlwasser, je nach Bedarf in der Weise beaufschlagt werden, daß die Temperatur der Mischung in den verschiedenen Köpfen des Schneckengehäuses 28 auf dem geforderten Wert gehalten wird. Für diesen Zweck ist jedes Kopfstück mit Flüssigkeitsein- und -austrittsleitungen, wie schematisch bei 32 dargestellt, versehen.

Zudem ist am Schneckengehäuse 28 ein Dampf- und/oder Wassereintritt angebracht, so daß je nach Bedarf der durchfließenden Mischung Befeuchtungswasser zugegeben werden kann.

Der siebte und letzte Kopf 30a des Extruderkörpers 28 endet in einer Düsenplatte 36, welche mehrere Düsenöffnungen aufweist (siehe F i g. 1), so daß die von hinten in das Schneckengehäuse 28 eingeführte Masse am vorderen Ende desselben in axialer Richtung, bezogen auf den Extruderkörper, ausgepreßt werden kann. Bei der dargestellten Ausführungsform weist die Düsenplatte in gleichen Abständen kreisförmig angeordnete Düsenöffnungen auf; es liegt jedoch auf der Hand, daß auch Düsenköpfe mit anderen Konfigurationen verwendet werden könnten.

Im Schneckengehäuse 28 ist eine gestreckte, mehrgängige Schnecke 38 vorgesehen, die dazu dient, die Masse durch den Extruder unter Druck bei starker Vermischung und mechanischer Scherwirkung zu fördern. In diesem Fall besteht die Extruderschnecke 38 aus mehreren axial miteinander verbundenen Teilen, welche sich zusammen über fast die gesamte Länge des mehrteiligen Schneckengehäuses 28 erstrecken. Der Antrieb des ersten Extruders 10 erfolgt durch einen starken Elektromotor 39, der auf übliche Weise mit der Extruderschnecke 38 im Extruderkörper 28 gekoppelt ist und dieser eine axiale Drehung mit gewünschter Tourenzahl verleiht. Von einem Steuerpult 40 aus werden die Operationellen Parameter des Extruders 10, wie die Drehzahl der Schnecke 38, die Befeuchtungswasserabgabe an den Mischzylinder 24 und in den Extruderkörper 28 und das den einzelnen Wärmeaustauschmänteln im Extruderkörper 28 zugeführte Wärmeaustauschmedium und dessen Menge, selektiv überwacht und reguliert.

Der zweite Extruder 12 gleicht in mancher Beziehung dem Extruder 10. Er umfaßt ein gestrecktes, mehrfach unterteiltes Extrudergehäuse 42, der in diesem Fall aus zehn axial miteinander verbundenen röhrenförmigen Einsätzen 44 besteht, welche in übereinstimmender Weise individuell mit einem Wärmeaustauschmantel (siehe F i g. 3) für die Zuführung eines Wärmeaustauschmediums, wie Dampf oder Wasser, versehen sind. Im Extrudergehäuse 42 ist eine mehrteilige Extruderschnecke 46, die von einem konventionellen Elektromotor 48 über ein Transmissionsgetriebe 50 angetrieben wird, vorgesehen.

Das erste Einsatzstück 44a ist mit einem aufrecht stehenden Einfülltrichter 54 versehen, der dazu dient, das vorbehandelte Produkt vom Extruder 10 in das Extrudergehäuse 42 einzuspeisen. Die ersten neun Segmente des Extrudergehäuses 42 weisen denselben Durchmesser auf und sind mit auf der inneren Zylinderoberfläche axial angeordneten, über den Umfang gleichmäßig verteilten Längsrippen versehen. Der letzte Einsatz 446 des Extrudergehäuses 42 ist demgegenüber, wie bei 56 in Fig.3 dargestellt, leicht konisch eingezogen und mit einer ähnlich ausgebildeten konischen Extruderschnecke 58 versehen, welche mit der Schnecke in den übrigen neun Segmenten des Extrudergehäuses 42 verkuppelt ist Die spezifische Konfiguration des Extruderquerschnitts ist nicht von entscheidender Bedeutung für die Erfindung, d. h. es könnten auch Spiralrippen oder ein zylindrisch ausgebildetes Extruder-Endstück verwendet werden. Wie beim Extruder 10 ist jeder Kopf 44 des mehrteiligen Extrudergehäuses 42 mit Flüssigkeitsleitungen 60 und 62 schematisch dargestellt, für die Zu- und Wegleitung eines Wärmeaustauschmediums, wie Wasser oder Dampf, zu den einzelnen Köpfen ausgerüstet.
Am Austritt des Extrudergehäuses 42 ist ein axial ausgerichtetes, rohrartiges Verlängerungsstück 64 angeordnet, welches mit dem Extrudergehäuse 42 über die Öffnung des Einsatzes 446 verbunden ist. In diesem Fall ist das Verlängerungsstück 64 152 mm lang und hat einen Innendurchmesser von Ul mm, was eine Länge/ Durchmesserverhältnis von ca. 1,37 :1 ergibt. Wie in Fig.3 dargestellt, ist das Verlängerungsstück 64 am äußersten Ende des Einsatzes 446 befestigt, wobei die entsprechenden Öffnungen übereinstimmen, so daß die Masse aus dem Extrudergehäuse 42 ohne starke Einschnürung in das Verlängerungsstück 64 durchtreten kann. Das Austrittsende des Verlängerungsstückes 64 ist mit einer Düsenendplatte 66 abgedeckt, in die insgesamt vierundzwanzig kreisförmig auf dem Umfang verteilte Düsenöffnungen 68 mit einem Querschnitt von je 242 mm² eingebohrt sind. Ein Befestigungsring 70 dient zur lösbaren Befestigung der Düsenendplatte 66 am Ende der Verlängerung 64. Zudem ist ein Körper 72, der zur Führung des in das Verlängerungsstück eintretenden Materials gegen die Düsenöffnung dient, vorgesehen, welche die Form einer Granate aufweist und an der Innenseite der Düsenendplatte 66 befestigt ist. Dieser granatförmige Körper 72 weist einen zylindrischen Teil 74 auf, der an der Platte 66 befestigt ist und sich von dieser aus rückwärts erstreckt und in einen konischen Teil 76 übergeht, der ebenfalls nach rückwärts gerichtet ist und seinerseits in eine Spitze 78 ausläuft

Die Schneidevorrichtung 14 ist eine konventionelle Konstruktion, bei der ein Motor 80 mit einer axial drehbaren Welle 82 verbunden und in üblicher Weise auf einen Sockel 84 montiert ist. An dem vom Motor 80 abgewandten Ende der Welle 82 ist ein Schneidkopf 86 befestigt, in den längliche Messer 88 derart eingefügt sind, daß sie nahe an die Düsenöffnungen 68 in der Düsenplatte 66 herankommen. Ist der Extruder 12 in Betrieb, so läßt man den Messersatz derart rotieren, daß das aus den Düsen 68 herausgepreßte fleischähnliche Produkt zu kleinen Fleischklößchen, wie bei 90 in F i g. 1 angedeutet zerschnitten wird.

Die Fördereinrichtung 18 weist ein endloses Transportband 92 und einen Trichter 94 auf, der die aus dem Extruder austretenden Fleischstücke auf das untere Ende des Transportbandes 92 führt Das Transportband 92 tritt oben in den Trockner 16 ein, der eine konventionelle Konstruktion aufweist und dazu dient, einen großen Anteil des im Produkt enthaltenen Wassers zu entfernen. Dieses Produkt tritt bei 96 durch eine Austrittsrinne aus und wird den Sammelbehältern und der Verpackung zugeführt

In der beschriebenen Vorrichtung wird eine Mischung eines pflanzlichen Proteins, wie entfettetes Sojamehl, und Feuchtigkeit beispielsweise in einem Kochextruder oder einem Hochleistungsmischer erhitzt und gerührt, um sie heiß, fleißfähig, jedoch weitgehend untexturiert und unorientiert zu machen. Anschließend wird das •erhaltene Gemisch bei mäßigem Druck durch eine langgestreckte Verarbeitungszone geführt, wobei es gleichzeitig mäßig starken Scherkräften, Druck und

einer mechanischen Rührwirkung sowie axialen und transversalen Verschiebekräften ausgesetzt wird. Im letzten Verarbeitungsschritt wird das Gemisch in eine Verarbeitungszone geführt, in der die Verschiebekräfte in erster Linie in axialer Richtung wirken, wobei in dem fleischähnlichen Produkt eine geschichtete, fleischähnliche Struktur ausgebildet wird. Dabei werden Temperatur und Druck in dieser Zone auf Werten gehalten, die die Ausbildung von Schichten im Gemisch während seines Durchganges durch die Verarbeitungszone erlauben. Die Mischung wird vorzugsweise unter einem Druck von ca. 3,4 bis 54,9 N/cm², vorzugsweise ca. 3,4 bis 45,1 N/cm², gehalten, um ein späteres Aufblähen des Produktes nach Möglichkeit zu vermeiden. Vorzugsweise wird das Produkt bei einer Temperatur von ca. 38 bis 160⁰C, insbesondere von ca. 66 bis 121°C, und einem Druck von ca. 9,8 bis 31,4 N/cm² extrudiert.

Nachstehend wird eine bevorzugte Ausführungsform des in der erfindungsgcmäßen Vorrichtung durchführbaren Verfahrens im Detail beschrieben:

Als erster Schritt wird eine Mischung hergestellt, welche als pflanzliches Protein Proteine von Soja-Bohnen, Weizen, Mais, Baumwollsamen, Rapssamen, Erdnüsse, Sesam, Sonnenblumen, Mung-Bohnen oder eine Mischung davon sowie Feuchtigkeit, entweder in der Form von Dampf und/oder Wasser, enthält, wobei der Feuchtigkeitsgehalt der Mischung auf ca. 20 bis 55 Gewichtsprozent, vorzugsweise ca. 30 bis 45 Gewichtsprozent, eingestellt wird. Der Ausdruck Feuchtigkeitsgehalt, wie er hier verwendet wird, bezieht sich auf die gesamte vorhandene Feuchtigkeit, d. h. das im verwendeten Pflanzenproteinrohmaterial vorhandene Wasser und das zugesetzte Wasser zusammen. Als pflanzliches Proteinmaterial zur Herstellung der Mischung haben sich entfettetes Sojamehl, Sojabohnenschrotmehl, Weizengluten, Maisgluten, entfettetes Baumwollsamenmehl, pflanzliche Konzentrate, aus Pflanzen isolierte Produkte, Erdnußmehl, Rapssamenmehl, Sesammehl, Sonnenblumensamenmehl, Mung-Bohnenmehl und Mischungen dieser Stoffe, als besonders geeignet erwiesen.

In jedem Fall wird die Mischung vorerst einem ersten Extruder (z. B. Extruder 10 in F i g. 1 und 2) zugeführt und durch diesen unter Überdruck, Zusammendrücken, Rühren und Abscheren durchgeführt, worauf das Produkt bei einer Temperatur von ca. 38 bis 121⁰C und einem Druck von ca. 6,2 bis 65,7 N/cm², vorzugsweise ca. 27,4 bis 54,9 N/cm², extrudiert und als heißte, fließfähige, im wesentlichen unorientierte und untexturierte Masse erhalten wird.

Bei der in F i g. 1 und 2 dargestellten Einrichtung, wo ein »Wenger Modell X-25«-Extrusionskocher als erster Extruder 10 vorgesehen ist, wurde gefunden, daß die in der ersten Verfahrensstufe stattfindende Behandlung des Pfianzenprcteiri-Feuchtigkeits-Geniisches am besten bei einer Extruderschnecken-Drehzahl von ca. 150 bis 400 Umdrehungen pro Minute, vorzugsweise ca. 200 bis 350 Umdrehungen pro Minute, und einem Preßdruck im Extruder von ca. 27,4 bis 54,9 N/cm², erfolgt, wobei das Produkt als unorientierte Masse erhalten wird Die obigen Temperatur- und Druckbedingungen werden am besten eingehalten, indem man die Zufuhr von Dampf oder Kühlwasser zu den einzelnen Einsätzen des Extruderkörpers entsprechend einstellt In diesem Zusammenhang wurde festgestellt, daß man das Protein-Feuchtigkeits-Gemisch mit Vorteil als heißen, fließfähigen, thermoplastischen Strang, ohne diesen zu zerschneiden oder zu zerhacken, extrudiert, wie dies in

F i g. 1 bei 100 dargestellt ist. Damit wird eine gute Durchmischung und eine weitgehende Denaturierung erzielt. Andererseits soll das Produkt keine merkbare Orientierung oder Texturierung aufweisen, da festgestellt wurde, daß, falls das Produkt in diesem Stadium schon orientiert und texturiert ist, die Ausbildung des geschichteten fleischähnlichen Produktes im zweiten Extruder stark erschwert wird.

In der zweiten Stufe dieser Ausführungsform wird das

ίο in der ersten Stufe erhaltene heiße, fließfähige Gemisch in einem zweiten Extruder, wie in F i g. 1 und 2 dargestellt, weiter verarbeitet. Dabei wird die Mischung durch den Extruderkörper eines derartigen Extruders unter Überdruck und bei relativ hoher Temperatur, Druck, starker Durchmischung und Scherwirkung durchgesetzt. In der dargestellten Anlage beträgt die Drehzahl der Extruderschnecke vorzugsweise ca. 100 bis 350 Umdrehungen pro Minute, insbesondere ca. 200 bis 300 Umdrehungen pro Minute. Es liegt auf der Hand, daß die optimale Umdrehungszahl der Extruderschnekke je nach Fabrikat und Modell des Extruders verschieden sein wird. So wird beispielsweise in einem großen industriellen Modell wie der »Wenger X-200«- Extruder die erforderliche Drehzahl etwas niedriger sein, als dies bei einem kleinen Extruder der Fall ist. Die Drehung der zentralen Schnecke bewirkt das Verarbeiten und Dehnen der pflanzlichen Proteinmasse, setzt diese gleichzeitig im Extruderkörper axialen und transversalen Verschiebekräften aus und verursacht das kontinuierliche Durchsetzen der Masse durch das Verlängerungsstück, das am Austrittsende des Extruders angeordnet ist. Zudem erfolgt die Extrusion mit Vorteil axial zum Extruderkörper, obwohl auch ein Düsenkopf mit am Umfang angeordneten Düsen verwendbar wäre.

Der letzte Schritt dieser Ausführungsform besteht im Zerschneiden des aus dem Extruder austretenden geschichteten, unzerkneteten fleischähnlichen Produktes in Stücke der gewünschten Größe, gefolgt von einem Trocknungsprozeß, bei dem die überschüssige Feuchtigkeit entfernt wird.

In gewissen Fällen hat es sich als vorteilhaft erwiesen, das Gemisch zwischen dem ersten und zweiten Extruder durch die freie Atmosphäre zu führen. Auf diese Weise werden allfällige unerwünschte flüchtige Aromatstoffvorprodukte, wie charakteristische Phenole, aus der Mischung abgegeben, was zur Ausbildung des gewünschten milden Aromas des Produktes beiträgt. Es kann auch erforderlich sein, die Mischung während oder vor der Verarbeitung zu färben, oder Mittel zur Veränderung der organoleptischen Eigenschaften zuzusetzen. So können gewünschtenfalls beispielsweise Farbstoffe, oberflächenaktive Mittel, Emulgiermittel, Aromatstoffe, Säuren, Basen oder Schwefelverbindungen, wie Natriumsulfit Natriumbisulfit Natriummetabisulfit und D,L-Methionin, zur ursprünglichen Mischung zugesetzt werden, um das Aussehen, die Dichte, das im Mund hervorgerufene Gefühl, Wiederbefeuchtungscharakteristiken oder andere Eigenschaften des Fertigproduktes zu verändern. Schließlich können geringe Mengen Lecithin oder andere oberflächenaktive Verbindungen zugesetzt werden, die, wie angenommen wird, dem Endprodukt ein leicht fettarmoriertes Aussehen verleihen, das für ein völlig fleischähnliches Produkt von Vorteil ist In der Praxis wurde festgestellt, daß die erfindungsgemäßen fleischähnlichen Produkte vor dem Trocknen mit Vorteil eine Dichte von ca. 0,32 bis 0,64 g/cm³, vorzugsweise ca. 0,40 bis 0,56 g/cm³,

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aufweisen.

Das nachstehende Beispiel dient zur Illustration der Verfahren, die gemäß der Vorrichtung der vorliegenden Erfindung durchführbar sind.

Beispiel

Es wurden verschieden zusammengesetzte Trockenmischungen hergestellt, um herauszufinden, welche

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pflanzlichen Proteine in der vorliegenden erfindungsgemäßen Vorrichtung verwendbar sind, und ob gewisse Zusätze die Funktion zu erfüllen vermögen, die ihnen im erhaltenen fleischähn'ichen Endprodukt zugedacht war. Diese Mischrezepte sind in der nachstehenden Tabelle I zusammengestellt, wobei alle Mengen, wenn nicht speziell vermerkt, in Gewichtsprozenten angegeben sind.

Tabelle I¹)

Mischung

Nr.

Entfettetes Sojamehl

Lecithin

Natrium-

meta-

bisulfit

Natriumbisulflt

Rot

Nr. Rot

Nr. 2

DL-

Methio-

nin

Anderes

1	99,462)
2	99,4625
3	99,4625
4	99,4575
5	99,4575
5A	99,4575
5B	99,4575
6	100
7	99,00
8	99,50
9	99,349
10
11	—
12	99,875
13	—
14	86,2
15

0,50 0,50 0,50 0,50 0,50 0,50 0,50

0,50 0,50

0,01 0,01

0,01

0,015

0,015

0,015

0,015

0,015

0,025 0,025 0,025 0,025 0,025 0,025 0,025 0,005

0,0025

0,0025

0,0025

0,0025

0,0025

0,0025

650 ml konz. HCl
0,3632 kg NaOH

1,00% nicht entfettetes
Sojamehl

0,01 0,001 0,125 —

100 %³) Sojakonzentrat
100%*) Erdnußmehl

0,125 —

0,50

0,015

0,025 0,0025 —

86,2% Sojakonzentrat
13,8% Wasser
13,8%Wasser
99,4575 ^s)

') Alle Mengenangaben sind Gewichtsprozente.

²) Die Mischungen Nr. 1 bis 4 wurden unter Verwendung von entfettetem Sojamehl hergestellt.

³) Die Mischungen Nr. 10 und 13 wurden unter Verwendung von Soja-Konzentrat hergestellt. *) Die Mischung 11 wurde unter Verwendung von Erdnußmehl hergestellt.

⁵) Die Mischung 15 wurde unter Verwendung von unvermahlenem Sojabohnenschrot hergestellt.

Die Analyse ergab für das entfettete Sojamehl »Central Soya 200 W«, Los Nr. 342 7,1% Feuchtigkeit, 50% Protein, 6% Fasern und 0,6% Fett.

Bei Los Nr. 367 ergab die Analyse 6,9% Feuchtigkeit, 50,1% Protein 3,5% Fasern und 0,7% Fett

Diese Mischungen (Nr. 1 bis 15) wurden gemäß der vorliegenden erfindungsgemäßen Vorrichtung zu fleischähnlichen Produkten verarbeitet In den meisten Fällen entsprach die verwendete maschinelle Einrichtung genau der Darstellung in F i g. 1 bis 3. In den meisten Fällen wurde Kühlwasser den Wärmeaustauschmänteln des ersten und den drei letzten Einsätzen des ersten Extruders zugeführt, während in die Wärmeaustauschmäntel des zweiten, dritten und vierten Einsatzes Dampf eingespeist wurde. Demgegenüber wurden in den Versuchsläufen 31, 36 und 37 alle sieben Einsätze mit Wasser gekühlt In den meisten Fällen wurden die ersten neun Köpfe des zweiten Extruders mit Dampf beschickt, während der letzte Einsatz mit Wasser gekühlt wurde. Demgegenüber wurde im Versuchslauf 16 und 20 der letzte Extruder-Einsatz nicht gekühlt während die Einsätze 1 bis 9 mit Dampf beheizt wurden. Im Versuchslauf 24 wurden alle zehn Einsätze beheizt Im Versuchslauf 37 wurden die Wärmeaustauschmäntel der ersten sieben Einsätze Dampf zugeführt und Wasser den letzten drei. Im Versuchslauf 38 wurde den Wärmeaustauschmänteln von Extrudereinsatz 3 bis 7 dampf zugeführt Wasser zu den Einsätzen 1 bis 2 und 9 bis 10, während Einsatz 8 weder geheizt noch gekühlt wurde. Im Versuchslauf 39 wurde Dampf den Wärmeaustauschmänteln der Einsätze 3 bis 7 zugeführt, Wasser zu den übrigen Einsätzen, und in Versuchslauf 44 wurde in die Wärmeaustauschmäntel der ersten acht Einsätze Dampf zugeführt, nichts den Wärmeaustauschmänteln der letzten zwei Einsätze. Wasser und Dampf wurde auch in den Mischzylinder des ersten Extruders zusammen mit der trockenen Mischung zugegeben, um das gewünschte Pflanzenprotein-Feuchtigkeitsgemisch zu erhalten. Zudem wurde in den meisten Fällen zur durchlaufenden Masse in beiden Extrudern Wasser zugegeben.

Die Extrusionsparameter (z.B. Schraubendrehzahl, Druck, Temperatur) wurden in diesen Versuchsläufen ebenfalls verändert, um die Auswirkung dieser Veränderung auf das Endprodukt, falls eine solche überhaupt eintrat, festzustellen.

Die Versuchsdaten, die beim ersten Extruder erfaßt wurden, sind in der folgenden Tabelle II aufgeführt

	II Erster	U	Wasser	Umdre	26 23	60	Ein	43	1	24	Ein	57	12	Feuch	Produkt-
	Mi	Extruder	zugabe	hungs			satz	32		26	satz	59		tigkeits	Tempe
Tabelle	schung	Wasser	zu	zahl			5	35		27	7	60	Extru-	gehalt5)	ratur
Ver	Nr.1)	zugabe	Extru	Extr.-	Temperaturen °		36	C*)	25		61	sions-
suchs-		zu	der	schnecke	Misch		44	Ein	26		61	druck
lauf		Misch-	lt/h3)	Umdr./	zy		46	satz	24		53	N/cm2
Nr.		zyl.		min.	linder	48	6	26	57
		lt/h2)	49,1	300		49		28	58		33%
	1		49,1	300		33		24	59		—	—
	1	23,8	49,1	300		47		25	59	48	—	—
1	1	23,8	49,1	300	77	50	27	59	52	—	—
2	1	23,8	49,1	300	77	48	26	60	52	—	—
3	1	23,6	49,1	300	79	47	30	58	52	39%	—
4	2	23,6	49,1	300	79	57	33	61	52	—	—
5	2	23,8	49,1	300	79	44	31	54	41	—	—
6	2	23,8	33,9	300	79	46	36	53	41	36%	—
7	2	23,8	49,1	300	81	38	21	47	41	38%	—
8	3	23.8	49,1	300	82	31	21	56	48	—	—
9	3	25,6	49,1	300	82	31	23	59	45	—	—
10	3	25,7	49,1	300	79	32	24	57	45	—	—
11	3	25,6	23,8	300	82	31	21	53	48	39%	57
12	4	24,7	23,8	300	85	29	23	62	52	—	63
13	4	49,5	23,8	300	85	31	24	61	38	—	64
14	4	50,4	22,7	300	85	31	26	59	34	41,2	58
15	5	50,4	23,3	300	88	31	26	59	34	42,2	80
16	5B	33,9	32,0	300	88	32	26	59	34	41,0	79
17	5A	33,0	34,6	300	77	33	28	56	38	—	80
18	5A	18,8	49,5	300	82	32	27	57	41	42,0	74
19	6	23,3	26,5	300	79	157	154	102	41	36,0	79
20	6	21,2	49,5	300	79	160	155	154	34	41,0	77
21	6	22,2	49,5	300	79	71	52	66	66	—	76
22	6	22,7	49,5	300	79	—	—	—	52	—	75
23	6	22,2	49,5	300	79	28	42	57	41	—	75
24	6	22,2	49,5	300	79	34	41	48	52	—	75
25	8	22,2	49,5	300	79	36	42	54	48	48,0	71
26	6	22.2	49,5	300	79	20	27	57	33	47,0	84
27	6	49,5		300	79	20	28	57	31	4ί,0	110
28	6	49,5		300	79	42	61	44	27	40,6	70
29	6	49,5		—	79	—	—	—	52	—	—
30	6	49,5	49,5	300	79	—	—	—	34	42.6	54
31	9		49,5	300	79	29	31	57	—	—	71
32	■ 7	23,8	49,5	300	—	—	—	—	19	—	71
33	12	23,8	49,5	300	85	—	—	—	20	50,0	60
34	10	23,8	49,5	300	85	—	—	—	21	54,0	56
35	10	49,5	22,2	300	88			38	31,0	81
36	11	49,5		—	60		38	43,0	—
37	13	22,2	—	—	66		6	41,0	—
38	14	41,4	49,5	300	66		—	—	—
396)	5	41,4		—	83	—	24,0	—
40«)	15	49,5	—	—	83	7	24,0	—
41	15	14,6		—	79	—	24,0	—
42	15	14,6		88	—
43		14,6		91	—
44			85

') Die Mischungsnummern entsprechen denjenigen von TabeHe I.

²) Die ungefähre Wasserzugabe zum Mischzylinder des ersten Extruders ist in lt/h angegeben.

³) Die ungefähre Wasserzugabe in den Extruderkörper des ersten Extruders ist in lt/h angegeben. *) Die Temperaturen wurden mit einem Thermoelement gemessen.

⁵) Der Feuchtigkeitsgehalt ist in Gewichtsprozenten des Produktes nach dem ersten Extruder aiigegeben mit Ausnahme der Versuchsläufe 39 bis 40 und 42 bis 44, bei denen die Feuchtigkeitsbestimmung im Produkt nach der Vormischung in einem Chargenmischer erfolgte.

⁶) In den Versuchsläufen 39 bis 40 und 42 bis 44 wurde das Gemisch nicht im ersten Extruder verarbeitet, sondern in einem Hochleistungsmischer vorgemischt und direkt dem zweiten Extruder zugeführt.

Die zugeführte Menge Wasser wurde direkt von den 65 den einzelnen Einsätzen, die mit Thermoelementen

Wasserdurchflußmessern am Extruder abgelesen, und gemessen wurden und deshalb nicht sehr genau sind. Die

es sind nur ungefähre Werte angegeben. Ähnlich ist es Temperatur des »Produktes« und der Feuchtigkeitsge-

mit den Temperaturwerten im Extruderkörper und in halt, die in Tabelle II aufgeführt sind, sind diejenigen des

aus dem ersten Extruder austretenden fließfähigen Produktes. In entsprechender Weise wurden auch die Versuchs-

daten während den Versuchsläufen des zweiten Extruders erfaßt Sie sind in Tabelle IH wiedergegeben.

Tabelle IH - Zweitt. Extruder

Ver	Mi	Wasser	Umdre	Temperaturen	Ein	°C3)	Ein	Extru-	Feuchtig	Dichte
suchs-	schung	zugabe zu	hungszahl	Ein	satz	Ein	satz	sions-	keitsgehalt	Produkt
lauf	Nr.1)	Extr.	Extr.-	sau	g	satz	10	dcuck	Produkt	nach Extr.
Nr.		lt/h>)	Schnecke			9		N/cm2	nach Extr.	gr/cm35)
			Umdr./min.		140		49		Gew.-%*)
1	1	29,4	250	140	143	119	48		34,0	0,48
2	1	42,5	250	149	142	127	63		33,0	0,49
3	1	50,7	250	149	143	127	46	—	32,5	0,48
4	1	61,5	250	148	144	122	49		37,8	0,48
5	1	29,4	250	149	143	126	48	—	33,0	0,48
6	2	29,4	250	143	146	124	49	21-25	40,0	0,52
7	2	12,9	250	149	144	124	49	18-25	36,5	0,49
8	2	keines	250	151	146	124	51	21-26	33,0	0,55
9	2	keines	250	152	144	127	48	25-31	30,0	0,53
10	3	17,9	250	148	145	124	49	14-18	40,0	0,52
11	3	keines	250	149	143	123	52	13-21	33,5	0,25
12	3	32,1	250	146	144	112	46	14-21	42,0	—
13	3	16,3	250	147	140	113	48	21		0,51
14	4	15,3	250	143	144	110	63	21	39,0	0,51
15	4	22,3	300	148	143	107	104	21	38,0	0,62
16	4	—	300	151	141	110	54	27-29	38,4	0,51
17	5	6,9	250	149	144	112	47	20-21	41,0	0,54
18	5B	6,9	250	153	144	109	48	23	35,0	0,54
19	5A	6,9	250	154	140	116	63	31	35,0	0,47
20	5A	41,7	250	154	139	118	46	27
21	6	9,6	250	148	143	129	51	27-29	44,0	0,53
22	6	keines	250	152	138	129	48	38-41	34,0	0,51
23	6	26,1	250	152	144	129	121	38	42,5	0,57
24	6	9,6	250	155	140	138	49	41		0,53
25	6	9,6	300	153	141	129	46	21-25	38,2	0,46
26	6	9,6	200	154	140	132	46	21-27	40,0
27	8	9,6	250	152	141	127	45	18-21	42,4	0,54
28	6	—	250	152	143	128	47	18-21	—
29	6	—	250	149	142	129	48	18-21
30	6	19,7	250	151	143	128	63	18	39,8	0,58
31	6	19,7	250	154	141	129	46	19	40,0	0,54
32	6	_	250	152	140	126	56	18
33	9	—.	250	147	140	121	44	11-14	47,0	0,61
34	7	8,0	250	151	139	124	47	7-14	41,8	0,57
35	12	—	250	150	140	125	52	4-14	43,5	0,55
36	10	9,3	250	152	41	129	52	18-21	45,5	0,51
37	10	12,9	250	127	139	57	44	38-41	54,0	—
38	11	10,1	250	144	88	49	—	—	34,4	0,52
39	13	45,3	250	157	114	66	—	38-41	46,0	—
40	14	41,4	250	129	138	118	52	34-38	47,0	—
41	5	12,9	250	149	153	52	52	21-27	—	—
42	15	22,9	250-300	155	158	154	46	—	37,5	0,47
43	15	33,9	300	156	154	146	127	—	34,0	0,45
44	15	10,1	300	157	118	—	29,5	0,42

') Die Mischungsnummern entsprechen denjenigen der Tabelle I.

²) Die Wasserzugabe zum Extruderkörper ist in U/h angegeben (ungefähr).

³) Die Temperaturen wurden mit Thermoelementen gemessen. *) Die Werte sind in Gewichtsprozenten angegeben.

^s) Die Dichtewerte des Produktes sind in g/cm³ angegeben und wurden unmittelbar nach dem Austritt aus dem Extruder vor dem Trocknen bestimmt.

In obigen Tabellen ist das Produkt nach dem zweiten Extruder das geschichtete, unverknetete fleischähnliche Produkt.

In den beschriebenen Versuchen waren die erhaltenen Endprodukte fleischähnliche Produkte, weiche mehr oder weniger dicht, geschichtet und deformiert

und wirklichem Fleisch bezüglich dem Gefühl im Mund und der Textur sehr ähnlich waren. Im folgenden werden die Unterschiede zwischen den einzelnen Versuchsläufen sowie die wichtigsten Eigenschaften der erhaltenen Produkte besprochea

In den Versuchen Nr. 1 bis 5 wurde die Mischung Nr. 1 von Tabelle I eingesetzt, der unterschiedliche Mengen an Wasser zugesetzt wurden, während die übrigen Versuchsbedingungen für diese fünf Versuche ähnlich waren. Insbesondere wurden die Drehzahlen der Extruderschnecken in beiden Extrudern, die Temperatur in den einzelnen Extruderköpfen und der Extrusionsdruck in den Extruderköpfen unverändert gehalten. Demgegenüber wurde in den Versuchen Nr. 1 bis 4 der Wasserzusatz für das zweite Schneckengehäuse stufenweise erhöht und in Versuchslauf Nr. 5 wieder auf die Zusatzmenge in Versuchslauf 1 zurückgebracht Auch wurden die Temperaturen im zweiten Extruder in den Versuchsläufen Nr. 2 bis 5 gegenüber Versuchslauf Nr. 1 etwas erhöht Das aus den Versuchsläufen Nr. 1,4 und 5 erhaltene Produkt wurde während 110 Minuten bei einem Druck von 9,8 N/cm² in Bouillon aufgekocht, der ein Raucharomastoff (2 Teelöffel voll auf V₂It Wasser) zugegeben worden war. Das Produkt blieb stabil und behielt eine hervorragende Textur und die gleichmäßig geschichtete, unzerknetete Struktur.

Die Versuche Nr. 2 bis 4 unterschieden sich von Versuchslauf Nr. 1 durch erhöhte Wasserzugabe. Die erhaltenen Produkte hatten ein gutes Aussehen und eine gute Textur, besonders das Produkt von Versuch Nr. 3. Das Produkt von Versuchslauf Nr. 5 hatte ein gutes Aussehen, aber eine etwas körnige Textur. Kochen während 110 Minuten unter einem Druck von 9,8 N/cm² schien jedoch jede Spur von Körnigkeit zu eliminieren. Für die Versuche Nr. 6 bis 9 wurde die Mischung Nr. 2 verwendet und im übrigen die Betriebsbedingungen in den beiden Extrudern möglichst konstant gehalten, mit Ausnahme der Wasserzugabe zum zweiten Extruder, die von Versuch zu Versuch verändert wurde. Die erhaltenen Produkte waren gleicherweise zufriedenstellend, in den Produkten mit relativ hoher Wasserzugabe war aber eine gewisse Körnigkeit feststellbar. Wie aus Tabelle UI hervorgeht, wurden in dieser Versuchsserie Produkte mit einer relativ hohen Dichte erhalten, und sie waren im allgemeinen besser kaubar, als die Produkte der ersten Versuchsreihe. Vermutlich wirkte das zugegebene Natriummetabisulfit als oberflächenaktives Mittel und verhinderte das sogenannte »Aufblähen« oder das zeitweilige, vereinzelt auftretende Freisetzen von Dämpfen während der Verarbeitung der Masse im zweiten Extruder.

In den Versuchen Nr. 10 bis 13 wurde die Mischung Nr. 3 eingesetzt, die Natriumbisulfit enthielt. Es wurde festgestellt, daß dieser Zusatz sich wiederum in bezug auf das Aussehen und die Ausbildung der Textur des erhaltenen Produktes günstig auswirkte. Dennoch blähte sich das Produkt von Zeit zu Zeit auf, ergab jedoch bei ungestörtem Betrieb ein Produkt, das dünne gleichmäßige Schichten und eine gute Textur aufwies. Diese Produkte wurden während ungefähr sieben Minuten in siedendes Wasser gelegt, wobei sie bis zu 70 Gewichtsprozent Wasser aufnehmen, ohne dabei das gleichmäßig geschichtete fleischähnliche Aussehen zu verlieren. Das Produkt von Versuch Nr. 12 wurde zudem bis auf einen Feuchtigkeitsgehalt von 8% getrocknet und in öl gebacken, wobei ein Produkt erhalten wurde, das eine Textur aufwies und sich im Mund anfühlte wie ein sehr gut gebratenes Steak. Es wurde auch ein Muster des getrockneten Produktes in siedendem Wasser bis zu einem Wassergehalt von 65 bis 70% rehydratisiert und anschließend gebacken. Dieses gebackene fleischähnliche Produkt hatte eine verfestigte Außenschicht und war innen weich.

In Versuch Nr. 14 wurde die Mischung Nr. 4 verwendet, welches der Mischung 3 entspricht mit Ausnahme einer zusätzlichen Menge Natriumbisulfit Das erhaltene Produkt hatte eine relativ hohe Dichte,

ίο gleichmäßig ausgelegte Schichten und fühlte sich im Mund beinahe wie wirkliches Fleisch an. Das so erhaltene Produkt wurde wie folgt behandelt:

1. Ungetrocknete Klößchen wurden nach dem Extruder entnommen und in wenig Maisöl gebacken.

Dieses Produkt hatte eine gut kaubare Textur entsprechend einem Steak und war als Fleischersatz in jeder Beziehung annehmbar.

2. Klößchen wurden bis auf einen Feuchtigkeitsgehalt von 8% hinuntergetrocknet Darauf wurden sie in siedendem Wasser während fünf Minuten aufgeweicht Das aufgeweichte Produkt war in jeder Beziehung wie Anfühlen im Mund, Struktur, den bisher im Handel erhältlichen Fleisch-Analoga überlegen.

Eine Portion des aufgeweichten Produktes wurde in öl bei niedriger Temperatur gebacken. Es entsprach im Aussehen und Geschmack gebratenem Schinken.

3. Die getrockneten Klößchen wurden in siedendem Wasser während 15 Minuten rehydratisiert. Die Klößchen behielten das fleischähnliche Aussehen und die fleischähnliche Struktur und fühlten sich im Mund feucht und weich an.

4. Das während 15 Minuten rehydratisierte Produkt wurde in heißem öl schwimmend gebacken. Dieses Produkt nahm anscheinend relativ viel öl auf und hatte einen fettigen Geschmack. Der Versuch zeigte jedoch, daß das Produkt mit gutem Ergebnis

in schwimmendem öl gebacken werden kann, vorausgesetzt, daß der Feuchtigkeitsgehalt desselben niedriger als in diesem Versuch gehalten wird.

Der Versuch Nr. 15, in dem Mischung Nr. 4 verwendet wurde, ergab eines der dichtesten Produkte der gesamten Versuchsreihe. Für die vollständige Rehydratisierung in siedendem Wasser wurden 30 Minuten benötigt und das Produkt war geschmacklich und in bezug auf die Textur weniger ansprechend als die

so Produkte aus anderen Versuchen, obwohl das Aussehen demjenigen von wirklichem Fleisch entsprach

Im Versuch Nr. 16, bei dem die Mischung Nr. 4 verwendet wurde, wurde ein dichtes Produkt erhalten, welches in jeder Beziehung befriedigte. In diesem Fall waren die- Extrusionstemperatur und -druck höher als bei Versuch Nr. 15, was bewies, daß diese Parameter variiert werden können, ohne die Eigenschaften des Endproduktes nachteilig zu beeinflussen. Das Produkt dieses Versuchs wurde während 15 Minuten in siedendem Wasser rehydratisiert und darauf in öl während 10 Minuten gebacken, wobei ein gebackenes Produkt erhalten wurde, welches von einander trennbare, gleichmäßige, im allgemeinen geradlinige, unverknetete Schichten aufwies. Die Versuche Nr. 17 bis 20 wurden unter Verwendung der Mischungen Nr. 5, 5B und 5A durchgeführt, um den Einfluß eines veränderten pH in derselben Mischung auf das Endprodukt festzustellen. Die Mischung Nr. 5 hatte ein unverändertes pH

10

15

20

25

30

(pH = 6,4) während d^:.e Mischung Nr. 5A mit konzentrierter Salzsäure auf ein pH von 5,5 angesäuert und die Mischung Nr. 5B mit 0,8% Natronlauge bis zu einem pH von 7,1 alkalischer gemacht worden war.

Versuch Nr. 17, in dem die nicht modifizierte Mischung Nr. 5 verwendet wurde, ergab ein Produkt, das sich gut extrudieren ließ und am Austritt vom zweiten Extruder vor dem Trocknen eine Dichte von 0,54 g/cm³ aufwies. Nach der Rehydratisierung während 5 Minuten, in siedendem Wasser, wies das Produkt sehr gute Eigenschaften bezüglich Anfühlen im Mund und Aussehen auf und konnte leicht von Hand in sehr dünne, gleichmäßige Schichten aufgetrennt werden. Nach dem Backen während fünf Minuten entsprach aas Anfühlen im Mund und die Textur weitgehend diesen Eigenschaften von gebratenem Schinken.

Versuch Nr. 18, der mit der Mischung Nr. 5B durchgeführt wurde, ergäbe ein Produkt, das sich gleichmäßig, ohne aufzublähen oder aufzugehen extrudieien ließ und dessen Aussehen demjenigen von Schinken sehr gut entsprach. Das Produkt war auch leicht marmoriert, wobei die Marmorierung selbst nach der Rehydratisierung in siedendem Wasser während 30 Minuten nicht verschwand. Nach der Rehydratisierung wurde das Produkt in einer Bratpfanne in leichtem öl gebraten. Das gebratene Produkt war hervorragend in bezug auf das Anfühlen im Mund und das Aussehen.

Die Versuche Nr. 19 bis 20 wurden mit der angesäuerten Mischung Nr. 5A durchgeführt. Die Dichte des aus Versuch 19 erhaltenen Produktes war ca. 0,48 g/cm³ (feuchtes Produkt ab Extruder). Es wies eine gut ausgebildete Schichtung und eine undeformierte Struktur auf. Nach der Rehydratisierung in siedendem Wasser während 15 Minuten und beidseitigem Ausbakken während 5 Minuten auf beiden Seiten ergab ein gebratenes Produkt, das sich im Mund angenehm anfühlte und eine gute Textur aufwies und besser kaubar war, als das alkalische Produkt. Beim Extrudieren neigte dieses Produkt dazu, hie und da aufzugehen und aufzublähen, bei langsamem Betrieb aber war das Produkt in jeder Beziehung einwandfrei.

Die Versuche Nr. 21 bis 26 und 28 bib 32 wurden alle mit angefeuchtetem entfettetem Sojamehl ohne weitere Zusätze (Mischung Nr. 6) durchgeführt. Das Ziel dieser Versuche war, festzustellen, ob ein gleichmäßig geschichtetes, unzerknetetes Produkt mit fleischähnlicher Struktur, ausgehend einzig von einem pflanzlichen Protein, wie entfettetes Sojamehl hergestellt werden kann. Bei Versuch Nr. 21 war der Feuchtigkeitsgehalt normal, die Dichte des Produktes nach dem Extruder betrug ca. 0,53 g/cm³, es ließ sich gut rehydratisieren, wies eine gut ausgebildete, gleichmäßig geschichtete Struktur auf und ließ sich gut zu einem angenehm kaubaren, fleischähnlichen Produkt ausbacken.

Der Versuch Nr. 22 war dazu ausersehen, das Verhalten einer entfetteten Sojamehlmischung mit niedrigem Feuchtigkeitsgehalt festzustellen. Das aus dem zweiten Extruder austretende Produkt hatte eine Dichte von ca. 0,51 g/cm³ und entsprach im übrigen weitgehend vom Produkt aus Versuch Nr. 21. Die organoleptischen Eigenschaften dieses Produktes waren sehr gut.

Im Versuch Nr. 23 wurde das Verhalten einer Mischung mit hohem Feuchtigkeitsgehalt untersucht. Das nach dem zweiten Extruder erhaltene Produkt hatte eine Dichte von ca. 0,57 g/cm³ und obwohl es als Fleischersatz annehmbar war, wies es doch nicht die gute Schichtung und das angenehme Anfühlen im Mund

50

55

60

65 auf, wie das Produkt des Versuches Nr. 22.

Versuch Nr. 24 war dazu ausersehen, den Einfluß einer relativ hohen Temperatur im zehnten Einsatz des zweiten Extruders auf die Eigenschaften eines aus entfettetem Sojamehl ohne weitere Zusätze hergestellten Produktes festzustellen. In diesem Fall wurde Dampf (anstelle von Kühlwasser) durch den Wärmeaustauschmantel des zehnten Einsatzes geführt. Zudem war der Druck in diesem Einsatz höher, als in den anderen Versuchen, nämlich ca. 41 N/cm². Das erhaltene Produkt war in einigen Beziehungen denjenigen der oben beschriebenen Versuche unterlegen. Der Versuch zeigte, daß relativ hohe Temperaturen verbunden mit hohen Drücken im Extruder bei der Herstellung von fleischähnlichen Produkten guter Qualität vermieden werden sollten.

Bei Versuch Nr. 25 wurden dieselben Versuchsbedingungen und derselbe Feuchtigkeitsgehalt, wie bei Versuch Nr. 24 eingehalten, mit der Ausnahme, daß Wasser statt Dampf dem Wärmeaustauschmantel des zehnten Einsatzes zugeführt wurde. Diese Maßnahme hatte zur Folge, daß die Temperatur und der Extrusionsdruck im zweiten Extruder gegenüber dem vorhergehenden Versuch erniedrigt wurden, was ein Produkt, ergab, das geschichtet und undeformiert war. Das Produkt wurde während 10 Minuten in siedendem Wasser rehydratisiert und war danach in keiner Weise unerwünscht schwammig. Backen des Produktes machte es fester und verlieh ihm Geschmack und das Aussehen die dem Geschmack und Aussehen eines Schinkens sehr ähnlich waren.

Versuch Nr. 26 entsprach in allen Bedingungen dem Versuch Nr. 25 mit der Ausnahme, daß die Drahlzahl der Schnecke des zweiten Extruders auf 200 Umdrehungen pro Minute erniedrigt wurde. Bei dieser Umdrehungszahl wurde der Produktionsablauf etwas unstabil, was zum Schluß führt, daß für einen Extruder der verwendeten Größe eine Umdrehungszahl von 200 Umdrehungen pro Minute das praktische Minimum bei der Verarbeitung von entfettetem Sojamehl darstellt. Wie oben erwähnt, dürfte sich bei größeren Maschinen und anderen Mischrezepten die optimale Drehzahl der Schnecke verändern.

Versuch Nr. 27 wurde mit der Mischung Nr. 8 durchgeführt, die zusätzlich zu entfettetem Sojamehl 0,5 Gewichtsprozent Lecithin enthielt. Das Ziel dieses Versuches bestand darin, herauszufinden, ob der Zusatz von Lecithin zu einem Produkt führe, das demjenigen früherer Versuchsläufe ohne Lecitninzusatz überlegen sei. Das feuchte Endprodukt hatte eine Dichte von 0,55 g/cm³ und wies Schichten geringer Dicke auf. Das Produkt konnte durch Einlegen während 15 Minuten in siedendes Wasser zufriedenstellend rehydratisiert werden. Nach dem Braten in öl in einer Bratpfanne wurden zarte bißgroße Klößchen erhalten, die einem mittelstark gebratenem Steak nicht unähnlich waren.

Versuch Nr. 28 (Mischung Nr. 6) diente zur Abklärung des Einflusses eines hohen Feuchtigkeitsgehaltes im ersten Extruder und eines niedrigen Feuchtigkeitsgehalts im zweiten Extruder auf das so erhaltene Endprodukt. Unter diesen Bedingungen ging das Produkt im zweiten Extruder etwas auf. Das austretende Produkt war größtenteils stabil und blähte nicht auf. Die laminare Struktur des zweifach extrudierten Produktes entsprach den gestellten Anforderungen, obwohl die einzelnen Schichten etwas dicker waren, als in anderen Versuchen. Dem zweiten Extruder wurde kein Wasser zugesetzt, womit ein Produkt erhalten

wurde, das kaubarer war als unter ähnlichen Versuchsbedingungen, jedoch mit Wasserzusatz im zweiten Extruder. Dieser Versuch läßt den Schluß zu, daß in den Fällen, wo ein kaubares Produkt erwünscht ist, das erforderliche Wasser im ersten Extruder zugesetzt werden sollte und nur wenig oder gar nichts im zweiten Extruder.

Versuch Nr. 29 (Mischung Nr. 6) war dazu ausersehen, die Auswirkung eines hohen Feuchtigkeitsgehaltes und relativ hoher Temperaturen im ersten Extruder und eines niedrigen Feuchtigkeitsgehaltes und relativ niedriger Temperaturen im zweiten Extruder auf das Endprodukt zu bestimmen. Der Produktionsverlauf in diesem Versuch war stabil und das erhaltene Produkt wies eine gleichmäßige, unverknetete, geradlinige Schichtung auf. Das getrocknete Produkt konnte durch Einlegen in siedendes Wasser während 15 Minuten leicht rehydratisiert werden und ergab nach dem Backen in Öl ein fleischähnliches Produkt

Der Versuch Nr. 30 (Mischung Nr. 6) wurde durchgeführt um die Qualität des Produktes zu bestimmen, das erhalten wird, wenn im ersten Extruder ein niedriges Feuchtigkeitsniveau und relativ hohe Temperaturen eingehalten werden, sowie ein niedriges Feuchtigkeitsniveau und niedrige Temperaturen im zweiten Extruder. Proben, die nach dem ersten Extruder entnommen wurden, wiesen bereits eine gewisse Texturierung auf, aber das Material war noch nicht vollständig gerichtet Das Produkt nach dem zweiten Extruder wies eine ungenügende Schichtung auf, die zudem teilweise ineinander verknetet waren.

Zudem fühlte es sich im Mund körnig an. Es wurde deshalb, wie in Versuch Nr. 4 unter Druck erhitzt (110 Minuten bei 9,8 N/cm² und 121⁰C) und verlor dadurch seine Körnigkeit und war angenehm kaubar.

Versuch Nr. 31 (Mischung Nr. 6) wurde durchgeführt, um festzustellen, ob die Feuchtigkeit und die Temperaturen im ersten Extruder niedrig gehalten werden können, wenn das erforderliche Wasser vorwiegend im zweiten Extruder zugesetzt und daselbst die Temperatür etwas höhe^r gehalten wird. Der Produktionsverlauf war stabil und es wurde ein Produkt erhalten, welches eine Dichte von 0,54 g/cm³ hatte, eine gut kaubare Textur aufwies, die wirklichem Fleisch sehr nahe kam. In Versuch Nr. 33 (Mischung Nr. 9) wurde untersucht, ob D,L-Methionin vor dem Extrudieren zu einem Ausgangsgemisch das entfettete Sojamehl, den Farbstoff Rot Nr. 40, Natriumbisulfit und Lecithin in Mengen enthält, wie sie sich aus früheren Versuchen ergeben hatten, zugesetzt werden kann. Die Produktion bei einer Zugabe von 0,125 Gewichtsprozent D,L-Methionin verlief gleichmäßig und ergab ein Produkt, das nach dem Trocknen (ca. 8% Restfeuchtigkeit) eine Dichte von 0,50 g/xm³ aufwies. Es war schön geschichtet und hatte eine gute Textur, die sich im Mund wie gebackenes, weißes Pouletfleisch anfühlte Wenn das Produkt rehydratisiert und dann in öl gebacken wurde, wurde ein gut kaubares Produkt mit eng verflochtener Textur erhalten.

Im Versuch 34 wurde untersucht, ob vollfettes Sojamehl in den Mischungen der vorliegenden Erfindung erfolgreich verwendet werden kann. Die fleischähnlichen Produkte, die in diesem Versuch erhalten wurden, entsprachen recht gut den Anforderungen, die an ein Produkt zum vollständigen Ersatz von Fleisch gestellt werden müssen.

Im Versuch Nr. 35 (Mischung Nr. 12) wurde die Auswirkung eines Zusatzes von D,L-Methionin auf das Aroma eines aus entfettetem Sojamehl hergestellter. Produktes untersucht Das erhaltene Produkt hatte kein astringierendes Aroma und war in bezug auf Geschmack und organoleptische Eigenschaften sehr befriedigend (wie auch Versuch Nr. 33). Die Textur des Produktes nach der Rehydratisierung in siedendem Wasser entsprach weitgehend derjenigen von gekochten Garnelen.

In Versuch Nr. 36 (Mischung Nr. 10) wurde 100% entfettetes Sojakonzentrat-Mehl eingesetzt, welches ca. 70 Gewichtsprozent Protein enthielt Mit diesem Versuch wolke man feststellen; ob Sojakonzentrat ebensogut wie entfettetes Sojamehl verwendet werden kann.

Da das Sojakonzentrat einen niedrigen Stickstofflöslichkeitsindex aufweist wurde im ersten Extruder möglichst viel des erforderlichen Wassers zugesetzt um dem Produkt genügend Zeit zu geben, die erforderliche Feuchtigkeit aufzunehmen. Die höchste Temperatur im zweiten Extruder war 152° C im siebten Einsatz bei einem Druck von 37,9 N/cm², d. h. etwas mehr als üblich. Das erhaltene Produkt war ein sehr ansprechendes fleischähnliches Produkt mit gleichmäßiger, undeformierter Schichtung. Das Produkt wurde in siedendem Wasser rehydratisiert, worauf das Produkt gut kaubar war und Farbe und Textur dem weißen Fleisch von Truthahn sehr ähnlich kamen. Nach dem beidseitigen Anbraten in öl während 5 Minuten wurde ein kalbfleischähnliches Produkt erhalten.

In Versuch Nr. 37 (Mischung Nr. 10) wurde nach dem höchstmöglichen praktisch anwendbaren Feuchtigkeitsgehalt gefragt, wenn entfettetes Sojakonzentrat eingesetzt wird, dem der größte Teil des Wassers im ersten Extruder bei minimalen Temperaturen zugesetzt wird. Auch der zweite Extruderkörper wurde auf einem relativ niedrigen Temperaturbereich gehalten, da das Sojakonzentrat denaturiert ist und einen niedrigen Stickstofflöslichkeitsindex (NSI) aufweist Das Produkt nach dem zweiten Extruder hatte einen hohen Feuchtigkeitsgehalt (54,0%), der ein etwas deformiertes, schwammiges und ungleichmäßiges Aussehen bewirkte. Zudem wird angenommen, daß die hohen Extrusionsdrücke von 37,9 bis 41 kg/cm² die Qualität des Produktes nachteilig beeinflußt hatten.

Versuch Nr. 38 (Mischung Nr. 11) wurde durchgeführt, um festzustellen, ob Erdnußmehl (»Gold Kist« entfettetes Erdnußmehl mit 63% Proteingehalt) mit Wasserzusatz ohne andere Zusätze ein brauchbares fleischähnliches Produkt ergeben würde. In dieser Mischung wurden somit keine Zusätze verwendet. Die Extrusion verlief nicht so gleichmäßig, wie mit entfettetem Sojamehl, und das Produkt blähte sich auch auf, bis die Temperaturen und Drücke den spezifischen Anforderungen dieser Mischung angepaßt waren. Das erhaltene Produkt wies eine gut ausgebildete fleischähnliche Schichtung auf, ließ sich mit siedendem Wasser gut rehydratisieren, obwohl dazu volle 15 Minuten erforderlich waren. Wurde das Produkt beidseits während fünf Minuten in wenig Öl in einer Pfanne angebacken, so glich es in bezug auf Textur und Anfühlen im Mund einem gebratenen Steak.

In den Versuchen Nr. 39 und 40 wurde das trockene Ausgangsmaterial (Mischung Nr. 13, bzw. Nr. 14) in einer Mischtrommel angefeuchtet, indem man 13,8 Gewichtsprozent Wasser auf die Mischung sprühte und den Mischer darauf während 15 bis 20 Minuten weiter in Betneb hielt. Das Ziel dieses Versuches bestand darin, ob es möglich sei, den ersten Extruder zu umgehen und die Vormischung in einem anderen Mischertyp vorzu-

nehmen. In diesem Versuch wurde das angefeuchtete Gemisch aus der diskontinuierlich arbeitenden Mischtrommel, dem hochtourig drehenden Mischzylinder über dem ersten Extruder zugeführt, wo es gründlich mit Dampf durchmischt wurde. Das aufgeheizte und angefeuchtete Gemisch wurde direkt dem zweiten Extruder unter Umgehung des ersten Extruders zugeführt.

In Versuch Nr. 39 (Mischung Nr. 13) wurde von entfetteten Soja-Konzentralen ausgegangen und es wurde ein geschichtetes Produkt erhalten, das die Anforderungen erfüllt, die an ein Fleisch-Ersatzprodukt gestellt werden. Zudem war die Stabilität des Versuchsverlaufs befriedigend, da nur ein geringes Aufgehen und Aufblähen des Produktes festgestellt wurde.

Im Fall des Versuches Nr. 40 wurde eine gute Ausbildung der Schichtstruktur im Endprodukt beobachtet, aber auch ein geringes Zerkneten der Schichten.

Diese Versuche zeigen, daß es mit vorliegender erfindungsgemäßer Vorrichtung möglich ist, zweckentsprechende Produkte herzustellen, indem man sich im ersten Produktionsschritt eines diskontinuierlichen Trommelmisch- und Befeuchtungsverfahren anstelle des an sich bevorzugten Doppelextrusionsverfahren bedient. Dabei muß im ersten Produktionsschritt das Protein-Feuchtigkeits-Gemisch nur so weit verarbeitet werden, daß es heiß, fließfähig, im wesentlichen nicht orientiert und nicht texturiert zur Weiterverarbeitung zur Verfügung steht. Bei derartigen alternativen Verfahren kann Dampf von 9,8 N/cm² oder darüber als brauchbares Mittel eingesetzt werden um den ersten der beiden Extruder überflüssig zu machen.

Im Versuch Nr. 41 (Mischung Nr. 5) wurden wohl beide Extruder, wie in F i g. 1 und 2 dargestellt, verwendet, jedoch mit einem besonderen Düsenkopf mit kreisförmig angeordneten Schlitzen. Dieser Düsenkopf wies 3ö am Umfang angeordnete gleichmäßig verteilte 2,5 · 0,625 cm große Schlitze auf, durch die die Mischung radial aus dem Verlängerungsstück ausgepreßt wurde. In diesem Versuch trat das Produkt anfänglich ungleichmäßig aus, was sich mit der Zeit ausglich. Das so erhaltene Produkt war wohl den nach dem bisherigen Stand der Technik bekannten Produkten überlegen, wies jedoch nicht die Qualität der meisten der in den Versuchen Nr. 1 bis 40 erhaltenen Produkte auf, in dem die Gleichmäßigkeit und Schichtung nicht gut war und auch ein gewisses Zerkneten der Schichten feststellbar war. Dennoch bewies dieser Versuch, daß verschiedenartige Düsenköpfe im Rahmen der erfindungsgemäßen Vorrichtung verwendet werden können, daß jedoch die axiale Extrusion aus dem Extruder-Verlängerungsstück die Methode der Wahl darstellt.

In den Versuchen Nr. 42 bis 44 (Mischung Nr. 15) wurde Sojabohnenschrot als vorbefeuchtetes pflanzliches proteinhaltiges Ausgangsprodukt verwendet und das fleischähnliche Produkt wurde in einem einzigen Extruder ähnlich wie in den Versuchen Nr. 39 und 40 verarbeitet Dabei wurden 90,7 kg der trockenen Mischung Nr. 15 in eine Mischtrommel eingefüllt und der Mischung 19,1 kg Wasser zugefügt und so lange vermischt, bis eine amorphe fließfähige Masse vorlag. Diese Masse wurde einem hochtourigen Zylindermischer (wie in F i g. 1 und 2 dargestellt) zugeführt, dort mit Dampf behandelt und weiter vermischt und dann in einen Extruder der Art, wie er bei 12 in den Zeichnungen dargestellt ist, eingespeist Das in diesen Versuchen erhaltene Endprodukt war ein ansprechendes, geschichtetes fleischähnliches Produkt mit undeformierter, laminierter Struktur. Es fühlte sich jedoch im Mund nicht so gut an wie die durch zweifache Extrusion _; erhaltenen Produkte. '

Zur Veranschaulichung der mit der erfindungsgemä- j Ben Vorrichtung erhaltenen Produkte wird auf die F i g. 4 bis 23 verwiesen.

F i g. 4 zeigt eine 9,5fache Vergrößerung eines mit der Vorrichtung gemäß dieser Erfindung erzeugten Stücks eines fleischähnlichen Produktes. In diesem Fall handelt , es sich um ein Muster aus Versuch Nr. 4 (siehe oben), das ' während 110 Minuten bei 9,8 N/cm² im Drucktopf aufgekocht worden war. Die Aufnahme zeigt deutlich die geschichtete, jedoch undeformierte fleischähnliche Struktur des Produktes. Zudem sei vermerkt, daß die Schichten nicht miteinander verknetet und von Hand ' trennbar sind, ähnlich einem Stück Schinken oder Steak, j das man entlang den Fasern zerschneidet.

F i g. 5 zeigt in Gegenüberstellung Stücke von gekochtem Schinken und von in der erfindungsgemäßen Vorrichtung hergestellten schinkenähnlichem Produkt.

Die zwei wiedergegebenen Fleischstücke im oberen Bildteil sind Produkte aus dem Versuch Nr. 3, die während 15 Minuten im siedenden Wasser rehydratisiert worden waren. Andererseits sind die zwei Fleischstücke im unteren Bildteil dem Handel entnommen, gesalzene und fertig gekochte Schinkenstücke. Die Schichten beider Produkte waren zur Sichtbarmachung der Struktur mit einer Gabel leicht aufgetrennt worden. Die Überprüfung des Aussehens des echten Schinken- ; Stücks und seines »Ersatzes« belegt die verblüffende ; Ähnlichkeit der beiden Produkte. Es ist in der Tat beinahe unmöglich, das echte Schinkenstück und das mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung hergestellte Produkt voneinander zu unterscheiden.

Die Fig.6 bis 8 sind Elektronengitter-Mikrophotographien mit zunehmender Vergrößerung eines einzel- , nen Stückes eines schinkenähnlichen Produktes aus ' Versuch Nr. 3. Diese Aufnahmen zeigen eine Schnittfläche senkrecht zur Extrusionsrichtung, wobei der Schnitt J mit einer Rasierklinge vorgenommen wurde. Man beachte hier die Schichtung und Dichte des Produktes, welche demselben sein fleischähnliches Aussehen, die fleischähnliche Textur und das entsprechende Gefühl im ! Mund verleiht.

Die F i g. 9 bis 11 und 12 bis 14 zeigen je ein einzelnes Stück der Produkte von Versuch 25 bzw. Versuch 3, ' welche in getrockneter Form nach erfolgter Rehydratisierung in siedendem Wasser und Auftrennung der Schichtung photographiert wurden. Diese zwei Serien Photographien belegen erneut in eindrücklicher Weise die fleischähnliche Struktur der mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung hergestellten Produkte.

Zum Vergleich mit den mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung hergestellten Produkten wird auf die Fleisch-Streckprodukte nach dem bisherigen Stand der Technik hingewiesen, die in den Fig. 15 bis 17 wiedergegeben sind. In diesem Fall handelt es sich um ein typisches, aufgeblähtes, verknetetes, aus pflanzlichen Proteinen bestehendes Fleisch-Streckprodukt, das nach der Rehydratisierung in siedendem Wasser und nach versuchtem Auftrennen der verkneteten Schichten als trockenes Produkt aufgenommen wurde. Diese Art Produkt findet sich verbreitet als Ergebnis der nach dem bisherigen Stand der Technik bekannten Verfahren, bei denen nur ein Extruder eingesetzt wird, der bei hohen Temperaturen und Drücken, d.h. ca. 172^5 bis 620N/ cm², arbeitet Das auf der Photographic wiedergegebe-

ne Produkt wurde aus einer Mischung hergestellt, die nur entfettetes Sojamehl und Feuchtigkeit enthielt, wie dies auch bei den in den Fig.9 bis 11 dargestellten Produkten der Fall war. Ein Vergleich der Photographien des Fleisch-Streckproduktes gemäß dem bisherigen Stand der Technik mit den mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung herstellten Produkten wird die eindrücklichen Unterschiede erneut bestätigen. Insbesondere weisen die Produkte nach dem bisherigen Stand der Technik wenn überhaupt, so nur eine geringe Schichtung auf, wobei alle eventuell vorhandenen Schichten von ungleichmäßiger Länge, beliebig orientiert und miteinander verknetet sind. Dies ergibt ein elastisch, schwammig texturiertes und sich im Mund schwammig anfühlendes Produkt, was die Verwendung dieser nach dem bisherigen Stand der Technik erhaltenen Produkte auf beliebig orientierte Fleischprodukte wie Hackfleisch oder Speckstückchen beschränkt und sie zur Verwendung als vollwertiges Fleisch-Analogon ungeeignet macht.

Fig. 18 ist die Photographie des Produktes, das aus dem ersten Extruder austritt. Wie man sieht, ist dieses Produkt nicht geschichtet oder maßgeblich texturiert, sondern eher eine unorientierte aber gut durchmischte fließfähige, erhitzte amorphe Masse. Wie oben dargelegt, wird das in F i g. 18 wiedergegebene Produkt nach dem bevorzugten Verfahren dieser Erfindung erhalten, indem man eine angefeuchtete Mischung eines pflanzlichen Proteins in einem ersten Extruder verarbeitet. Man hat jedoch festgestellt, daß andere Anfeuchtungs- und Erwärmungsverfahren verwendet werden können, um die Mischung heiß, fließfähig aber unorientiert zu erhalten. Derartige Alternativen sind beispielsweise das Befeuchten in einer Mischtrommel oder einem kontinuierlichen Mischer und das Erwärmen des befeuchteten Materials bei Atmosphärendruck oder unter Oberdruck. Das in Fig. 18 gezeigte Produkt wurde im Versuch Nr. 11 am Austritt des ersten Extruders entnommen.

Fig. 19 zeigt die Seitenansicht eines getrockneten, nicht hydratisierten Musters eines Klötzchens aus Versuch Nr. 30. Die Seitenansicht belegt die dichte, geschichtete Beschaffenheit des Produktes und weist daraufhin, daß zentralen Schichten beim Austritt aus der Extruderdüse des zweiten Extruders etwas rascher vorgeschoben werden, als die Schichten, die direkt an der Düsenwandung anliegen. Zu diesem Schluß führt die Ausbauchung, die beim Muster sichtbar ist.

Die F i g. 20 ist eine Elektronengitter-Mikrophotographie der Oberfläche eines Produkt-Stückes, das durch das rotierende Messer am Austritt des zweiten Extruders abgetrennt wurde. Das Muster entstammt dem Versuch Nr. 20 und die Photographie zeigt bei 19,5facher Vergrößerung die geschichtete, unzerknetete, relativ dichte Strjktur des Produktes.

Die Fig.21 bis 23 zeigen zum Vergleich weitere typische Produkte, die gemäß dem bisherigen Stand der Technik erhältlich waren. Diese Mikrophotographien der Produkte gemäß dem bisherigen Stand der Technik sind größtenteils direkt mit den in den Fig. 15 bis 17 wiedergegebenen Mikrophotographien vergleichbar. So zeigt beispielsweise die Mikrophotographie von Fig.21 einen Schnitt (in 19,5facher Vergrößerung) durch ein nicht hydratisiertes Muster eines konventionellen Fleisch-Streckproduktes, bei dem die geblähte, ungleichmäßig zellige Beschaffenheit klar ersichtlich ist Bei den konventionellen Verfahren zur Herstellung von Fleischstreckprodukten wird diese Struktur als Folge der angewandten hohen Drücke und Temperaturen im Extruder ausgebildet, indem nach dem Austritt aus den Düsen des Extruderkochers beachtliche Dampfmengen aus dem Produkt abblasen. Die schwammige, ungleichmäßige und beliebig verfaltete Struktur dieser Fleisch-Streckprodukte gemäß dem bisherigen Stand der Technik läßt ihre Verwendung in Hackfleisch und Frikadellen zu, nicht jedoch als vollwertigen Fleischersatz.
Die F i g. 22 zeigt eine Seitenansicht eines konventioneuen Fleisch-Streckproduktes in nicht hydratisiertem Zustand.

Diese Photographie (19,5fach vergrößert) ist diejenige von Fig. 19 gegenüberzustellen, die ebenfalls eine Seitenansicht (14,7fach) eines fleischähnlichen mit der vorliegenden Vorrichtung herstellten Produktes im unhydratisierten Zustand darstellt In Fig.22 kommt die aufgeblähte, unregelmäßige, zellartige Beschaffenheit des konventionellen Fleisch-Streckproduktes gut zur Geltung, wobei die geringe Schichtung des Produktes verfaltet und ungleichmäßig ist.

F i g. 23 ist eine weitere Mikrophotographie eines konventionellen Fleisch-Streckproduktes, welches wiederum die typische verknetete, ungleichmäßige Beschaffenheit aufweist. Diese Aufnahme ist der Photographie in F i g. 20 gegenüberzustellen, um den in die Augen springenden Unterschied zwischen den Produkten gemäß dem Stand der Technik und den Produkten, die mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung erhalten werden, zu illustrieren.

Es ist schwierig, die bei der Herstellung fleischähnlichen Produkte unter Einsatz der erfindungsgemäßen Vorrichtung im einzelnen stattfindenden Vorgänge im einzelnen zu bestimmen. Dennoch sei hier der Vollständigkeit halber eine Theorie dargelegt, die im Laufe der Forschungsarbeiten im Zusammenhang mit dieser Erfindung entwickelt worden ist.

Es wurde festgestellt, daß es nun erforderlich ist, ein aus einem pflanzlichen Protein und dem zum Anfeuchten benötigten Wasser bestehenden Gemisch zu rühren und zu erhitzen, um dasselbe heiß, fließfähig und im wesentlichen unorientiert zu machen. Dies geschieht einfach und leicht, indem die Mischung in einem Koch-Extruder verarbeitet wird, dessen Betriebsbedingungen, wie Temperaturen, Druck und Verweilzeit zweckmäßig festgelegt sind. Es wurde jedoch auch festgestellt daß das Anfeuchten in einer Mischtrommel erfolgen kann, und daß ausreichend Wärme und zusätzliches Wasser beim Durchsatz durch einen hochtourigen Mischer zugeführt sowie daselbst der erforderliche Mischeffekt erzielt werden können. Es ist daraus zu folgern, daß die Behandlung in dieser ersten Stufe an sich belanglos ist vorausgesetzt daß die Behandlung der Mischung das oben beschriebene Ergebnis zeitigt

Im Rahmen der Bemühungen, den Mechanismus der Ausbildung der fleischähnlichen Schichten im Produkt durch die erfindungsgemäße Vorrichtung herauszufinden, wurde der zweite Extruder (Ref. 12 in F i g. 1 und 2) voll beschickt d. h. gefüllt mit in Verarbeitung befindlichem Gemisch auf der ganzen Länge des Extruderkörpers und der Verlängerung, abgestellt Muster des Gemisches, die aus dem Extruderkörper und aus der Verlängerung entnommen wurden, belegten, daß im Extruderkörper im wesentlichen noch keine Schichten ausgebildet werden und daß das Gemisch am Eintritt in die Verlängerung nur eine etwas gestreckte, schichtähnliche Struktur entlang einer Ebene senkrecht zur allgemeinen Fließrichtung aufweist Diese Schichten

sind relativ dick und weisen eine »kurze« Textur auf. Soweit von bloßem Auge feststellbar, scheint die Ausbildung der Schichten nicht an den zylindrischen Wänden der Verlängerung zu erfolgen. Demgegenüber konnte in der Mischung, die in der allgemeinen Richtung aus dem Extruderkörper zu den peripher angeordneten Düsen fließt, die Ausbildung von länglichen dünnen Röhren oder Schichten festgestellt werden, die im wesentlichen paralle der Längsachse der Verlängerung verliefen.

Aufgrund dieser Beobachtungen wurde die folgende Arbeitstheorie entwickelt:

Die angefeuchtete Proteinmischung im Körper des zweiten Extruders ist einem Überdruck und einer Rühr- und Scherwirkung, verursacht durch die Drehung der Extruderschnecke ausgesetzt. Diese Drehung bewirkt gleichzeitig ein Fortschieben der Mischung in Richtung der Achse des Extruderkörpers und quer zu dieser (Querfluß), wobei das pflanzliche Protein In der Mischung in ausreichendem Maße gedehnt und geknetet wird. Es wird angenommen, daß diese Behandlung des Proteingemisches unerläßlich ist zur Vorbereitung des Proteins auf die endgültige strukturelle Orientierung im Endprodukt.

Im Verlängerungsstück, welches das Gemisch nach dem kontinuierlichen Austreten aus dem Extruderkörper durchfließen muß, ist das Gemisch nur noch Druckkräften ausgesetzt. Diese Druckkräfte sind die axiale Komponente der Verschiebekräfte, die von der Extruderschnecke im Extruderkörper auf die durchgepreßte Masse übertragen werden. Es ist wahrscheinlich, daß im Verlängerungsstück die Schiebekräfte nicht ausschließlich axial wirken; dies aus drei Gründen:

1. die Mischung, die aus dem Extruderkörper austritt, kann elastische Eigenschaften aufweisen und sich somit an einen Teil der Querkräfte »erinneren«, die im Extruderkörper auf die Mischung eingewirkt hatten;

2. geometrische, strukturelle und Temperatureffekte im Verlängerungsstück; und

3. irgendwelche Querkraftmomente in der Mischung, die von der Bewegung der Schraubenflügel stammen.

Die vorwiegend axiale Verschiebung der Mischung im Verlängerungsstück zusammen mit den dort eingehaltenen Temperatur- und Druckbedingungen, bewirken, so wird angenommen, daß rohrähnliche »Stromlinien« ausgebildet werden, die zu den peripher angeordneten Düsenöffnungen und durch diese hindurchführen. Dieser Effekt kann mit einem Flüssigkeitsströmungsbild verglichen werden, das zeigt, daß fließende Flüssigkeiten Scherkräften ausgesetzt sind, da nicht jedes Eiement einer Flüssigkeit im Querschnitt eines begrenzten Gebietes mit derselben Geschwindigkeit fortfließt· Im vorliegenden Fall würde das Gemisch an den Wänden der Düsenöffnungen sich theoretisch nicht fortbewegen, während dem die Mischung im Zentrum der Düsenöffnung sich am raschesten fortbewegen würde. Daraus ergeben sich Scherkräfte zwischen den zylindrischen »Stromlinienrohren« mit dem Ergebnis, daß die Mischung im Verlängerungsstück sich mit unterschiedlicher Geschwindigkeit fortbewegt Dieser Unterschied in der Fortbewegungsgeschwindigkeit benachbarter Teile in der Masse bewirkt so wird angenommen, während dem Durchfluß durch das Verlängerungsstück ein Abscheren von Protein-Protein-Anziehungskräften zwischen aneinanderliegenden »Strömungsrohren«. Derartige Anziehungskräfte kön-

nen sich vermutlich nicht leicht erneut aufbauen, dies wegen der relativ niedrigen Temperatur, die im Verlängerungsstück herrscht. Andererseits entwickeln die Proteinmoleküle, die sich in einem gegebenen »Stromlinienrohr« fortbewegen, unter sich starke Bindekräfte, was die Ausbildung von Schichten unterstützt. Während keine wesentliche Durchmischung zwischen anliegenden Fließschichten erfolgt, wird dennoch, so wird angenommen, die strukturelle Ausbildung der einzelnen Schichten verstärkt. Da

zudem die Schichten der Mischung relativ kühl sind, ist es wahrscheinlich, daß die darin enthaltenen Proteine gestreckt und gerichtet werden, während sie entlang den respektiven »Strömungsrohren« fließen.

Die rohrartigen Schichten oder »Strömungsrohre«

aus fließendem Material können auch als konzentrische Zylinder, die sich mit unterschiedlicher Geschwindigkeit fortbewegen, aufgefaßt werden, wobei deren Achse mit der Achse des Körpers in Form einer Granate im Verlängerungsstück übereinstimmt. Die verschiedenen Geschwindigkeiten der Schichten können ihre Ursache in »Randeffekten« an den Wänden des Körpers haben. Die hohe Viskosität der thermoplastischen Masse zusammen mit der relativ niedrigen Geschwindigkeit können die Ursache eines laminaren Materialflusses entlang des Körpers sein, d. h. ein Materialfluß von der Art, daß die Flüssigkeitselemente sich in Schichten fortbewegen, ohne daß dabei ein Vermischen der Flüssigkeit oder eine Bewegung von Flüssigkeit von einer Schicht zur anderen erfolgen würde.

Eine weitere Besonderheit, welche unter anderem als für den Erfolg der erfindungsgemäßen Vorrichtung verantwortlich angesehen wird, besteht darin, daß am Austritt des Extruderkörpers in die längliche Verlängerung keine maßgebliche Verengung des Materialflusses stattfindet. In der Tat ist anzunehmen, daß infolge des Wegfallens einer wesentlichen Einengung (z. B. durch eine Düsenplatte) des Massenflusses nach der Extruderschneckenspitze in Richtung auf die Düsenöffnungen am Eintritt in die Verlängerung irgendwelche Querbewegungen in der Mischung gedämpft werden und sich gegenseitig aufheben. Das ist wichtig im Hinblick darauf, daß ein geschichtetes Produkt bei dem die einzelnen Schichten gegeneinander nicht deformiert sein dürfen, erzeugt werden soll. Diese theoretisch vermutete Wirkung würde zudem die Bedeutung unterstreichen, die dem Verlängerungsstück zukommt in dem die Querkräfte im Gemisch, das durchgesetzt wird, sich dämpfen und ausgleichen können.

Es ist auch anzunehmen, daß die Anordnung der Düsenöffnungen im äußeren Kreis der Kopfdüsenpiatte sich sehr günstig auswirkt da bei dieser Anordnung die »Stromrohre« bei ihrer Ausbildung und ihrem Durchfluß durch das Verlängerungsstück wenig gestört werden. Auch der Granatkörper 72 (in F i g. 3) trägt zur Bildung der geschichteten Struktur des Endproduktes bei. Dies beruht darauf, daß die sich fortbewegenden »Stromrohre« sich nicht gegen das Zentrum des Verlängerungsstücks zu bewegen können, sondern vielmehr in Richtung auf die peripher angeordneten Düsenöffnungen in der Düsenplatte hingeführt werden.

Hierzu 9 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Herstellung eines fleischähnlichen Produktes aus einer pflanzliches Protein und Feuchtigkeit enthaltenden Masse, die erhitzt und solange gerührt wird, bis eine heiße, fließfähige und im wesentlichen unorientierte Masse entsteht, die letztlich durch einen Extruder bewegt wird, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Düsenendplatte (66) des Extruders und dem Extrudergehäuse (42) ein langgestrecktes rohrförmiges Verlängerungsstück (64) vorgesehen ist, wobei im Verlängerungsstück (64) zentral an der Innenseite der Düsenendplatte (66) zwischen den Düsenöffnungen (68) ein Körper (72) in Form einer Granate angeordnet ist

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verlängerungsstück (64) einen kleineren Durchmesser aufweist als das Extrudergehäuse (42).