EP3923741A1 - Verfahren zum herstellen eines produkts aus einem oder mehreren biologischen stoffen oder mischungen derselben, ein nach diesem verfahren hergestelltes produkt und verwendung eines derartigen produkts - Google Patents

Verfahren zum herstellen eines produkts aus einem oder mehreren biologischen stoffen oder mischungen derselben, ein nach diesem verfahren hergestelltes produkt und verwendung eines derartigen produkts

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EP3923741A1
EP3923741A1 EP19755801.8A EP19755801A EP3923741A1 EP 3923741 A1 EP3923741 A1 EP 3923741A1 EP 19755801 A EP19755801 A EP 19755801A EP 3923741 A1 EP3923741 A1 EP 3923741A1
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EP
European Patent Office
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product
fermentation
cavities
strands
pores
Prior art date
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Pending
Application number
EP19755801.8A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Christoph DENKEL
Daniel Heine
Michael WHYTE
Carlotta SARTORI
Tobias Kistler
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Luya Foods Ag
Original Assignee
Luya Foods Ag
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Luya Foods Ag filed Critical Luya Foods Ag
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Pending legal-status Critical Current

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    • A23V2250/54—Proteins
    • A23V2250/548—Vegetable protein
    • A23V2250/5488—Soybean protein

Definitions

  • the invention relates to a method for producing a product from one or more biological substances or mixtures thereof.
  • the invention also relates to a product produced by the method according to the invention.
  • the invention also relates to the use of such a product.
  • such products are also referred to or understood as meat substitutes that have only gone through a process in which a - mostly vegetable - fluid aggregates and thus concentrates and then condenses. is done.
  • An example of this is tofu.
  • the disadvantage here is that the structuring of the product results from the random internal structure of the insoluble constituents of the fluid, the structure having to be described as isotropic.
  • the strength of the product results indirectly from the dry matter to be set when pressing the precipitated material.
  • soluble proteins that are made insoluble are used for structuring. All other ingredients, such as carbohydrates, fibers or insoluble proteins, are usually not used, so that a side stream occurs [3].
  • Naturally fermented products based on protein-rich legumes are another example of products that are referred to or perceived as meat substitutes.
  • soy-based tempeh the mycelial growth of the mold Rhizopus oligosporus is used to guide the inoculated soybeans into the structure typical of the product.
  • the structuring of the product results from the random structure of the substrate elements connected to one another by mycelium.
  • a characteristic of tempeh is that the growth of the mycelium takes place in the spaces between the soybeans.
  • a disadvantage compared to many other products is that the whole soybean or, in some cases, partially shredded, but rather complete in terms of composition, is used, whereby the products usually have a very typical soy note from a sensory point of view [4].
  • the firmness of the product results primarily from the comparatively high dry matter of the soybean, the texture is primarily due to the texture properties of the soybean or its fragments (“nibs”).
  • the cavities in which the fungus can grow are defined from the random structure and the shape of the soybeans and can hardly be influenced with tempeh.
  • the fermentation also requires a longer swelling phase for the soybeans.
  • an okara-based tempeh but here the entire mass is fermented without paying special attention to the structuring and combination of structuring levels [5].
  • a product is also known under the name Tempeh, which is usually understood to mean fermentation with Rhizopus oligosporus, a mold that is typically used in Asia to ferment soaked soybeans. It is also known to take this term a little broader, according to which tempeh is understood to mean the fermentation of grains or other by-products of food processing in addition to soybeans.
  • Tempeh is usually understood to mean fermentation with Rhizopus oligosporus, a mold that is typically used in Asia to ferment soaked soybeans. It is also known to take this term a little broader, according to which tempeh is understood to mean the fermentation of grains or other by-products of food processing in addition to soybeans.
  • a process is known in which the soybean is first cleaned, then boiled for 5 - 10 minutes, then swollen for 15 - 17 hours, then revealed, washed and drained, after which inoculation with Rhizopus oligosporus is added, which leads to a fermentation of 35 - 37 hours to create the finished tempeh.
  • the disadvantage with regard to the manufacturing process of the product is first of all that the freedom of action with regard to the product composition is restricted.
  • the product appears compact in the mouth and must therefore be processed through further process steps in order to achieve the mouthfeel, for example similar to that of meat patties.
  • Another disadvantage is that the product is not very juicy.
  • Another disadvantage is that due to superficial fermentation (the fungal mycelium only penetrates the outermost, superficial layer of the soybeans), the anti-nutritional substances in the substrate can only be partially enzymatically degraded, so that the digestibility of the product cannot be beneficially influenced [6 ]
  • the invention is based first of all on the object of creating a method for producing a product from one or more biological substances with a different composition of dry matter, in particular a food / pharmaceutical / cosmetic product, which compared to conventional products in terms of its sensory properties such as Texture and mouthfeel should be adjustable depending on the area of application of the product.
  • the invention is based on the object of providing a product produced by the method according to the invention which can be used in a variety of ways, for example in the field of food or cosmetics or the pharmaceutical industry, here in particular for medical products.
  • the invention is based on the object of providing a product made by the process according to the invention in a variety of ways, for example as a meat substitute or as structured elements in soups, curries and other sauces or as a substitute for cream cheese products or as a matrix for the absorption and release of active ingredients in the body or the skin to use.
  • This task is achieved by a method for manufacturing a product from one or more biological substances or mixtures thereof, which, if necessary after cleaning, after setting the dry matter, if necessary subsequent thermal treatment such as boiling and crushing and if necessary further preprocessing for change the material properties and / or the nutritional properties of the starting material, are extruded, and are arranged by the extrusion process of a strand or strands to form a starting matrix which has channels, pores or cavities that are completely or partially open to the outside, in which or between which one or Several fungi / fungi and possibly other fermenting microorganisms grow that are introduced into or applied to the starting matrix in the form of the vegetative or permanent form before, during or after the extrusion process and said / said fungus / fungi are crosslinked with the starting matrix / network and / or in this waxing sen while the said starting matrix is subjected to a fermentation process or co-fermentation process and the texture and / or the firmness of the product is significantly shaped and
  • the comminuted starting material, the substrate for fermentation can be better interpenetrated by fungi and / or microorganisms than, for example, a soybean in tempeh fermentation, since it destructures due to the process.
  • the penetration depth can be controlled via the strand thickness.
  • the bean or bean pieces represent the product-building element in tempeh production, these elements are created in the new process by extrusion of the raw material through one or more nozzles.
  • the ratio of the volume of pores, channels and cavities in the starting matrix to the volume filled by strands and / or strand pieces can be adjusted, as can the composition of the starting matrix or the starting material (for example, nutritionally, optimized in terms of taste or based on the wishes of the consumer), which significantly influences the texture of the product.
  • the interface that is available for fermentation and crosslinking of the strands with one another can be adjusted, and thus the mechanical product properties / texture.
  • Preprocessing for example through an upstream extrusion, is suitable for the to change the mechanical and / or theological properties of the starting material, such as an increase in elasticity.
  • the overall product texture is more strongly influenced by this pretreatment, i.e. by the overlaid fungal fermentation, although the amount of fungal fermentation is still relevant, either for the texture properties and / or for the taste and / or nutritional properties.
  • the mushrooms or their spores / permanent forms are either added to the starting materials to be extruded or applied to them after the extrusion process.
  • the entire technological approach is basically applicable to any conceivable starting material, provided that it allows at least one of the listed fungi to grow and can be arranged in a matrix with channels, pores and / or cavities.
  • a considerable advantage of the method is also that to produce a meat-like structure / texture in a minimal design, only one starting material such as okara and a fungus or fungal spores are needed, which is in clear contrast to other meat alternatives, which are usually made up of a variety of ingredients, including thickeners, stabilizers and the like.
  • Claim 2 describes a method for the production of a structured body, which is traversed by unfilled cavities (open channels, pores or cavities), solid and fermented, and formed on the basis of modulatable masses (synonymous with starting material), wherein
  • At least one rheologically and texture-adjustable, modulatable mass that builds up the body forms a directional or non-directional mesostructure that is freely adjustable in terms of its arrangement over wide areas (equivalent to starting matrix), which forms the substrate (equivalent to starting matrix) and the cavities (equivalent to with pores, channels, cavities) for one or more fermentations and a basic structure that is decisive for the overall texture (synonymous with the starting matrix);
  • the growth of the mycelium as a whole and the penetration and direction of the mesostructure with mycelium and thus the network structures as a whole can be set and (d) the totality of the structuring elements at the micro and meso level in the interplay cause an adjustable (i) hardening, (ii) rheological properties and (iii) sensory relevant texturing.
  • Claim 3 is characterized in that the biological substances or mixtures of these, if necessary also with the addition of further substances, include those substances that affect the fungus / fungi or their spores / permanent forms and possibly the microorganism / microorganisms or whose permanent forms allow and / or promote a desired germination and / or growth and / or metabolic activity due to the material composition as well as the set dry matter content and / or further suitable treatment steps, such as biological substances, or mixtures of these, with an increased protein content in the dry matter, such as peas, soy, quinoa, chickpeas, tofu, instantan, gluten, cream cheese masses, processed cheese masses, ricotta and / or with an increased fiber content in the dry mass, such as okara, spent grains, whole grain cereals largely insoluble residues from fat protein extraction and / or increased fat content in the dry matter, such as almonds, cashew, soy and / or high carbohydrate content in the dry matter, such as
  • the dry masses can be very different, with hydrocolloids gel-like structures can already be formed with a dry mass below one mass percent, with some very oil-containing seeds even dry masses of even more than 60 percent by weight can be extruded to a starting matrix.
  • the starting materials can be, for example, intact biological substances such as seeds, but also intermediate products of a process such as the still malleable tofu mass after precipitation or processed cheese mass, as a starting material that is generated from a finished product.
  • the growth and / or the metabolic activity of the fungus / fungi growing in the pores, channels or cavities of the starting matrix and / or that growing in, on or between the strand / the strands / the strand pieces or metabolically active microorganisms thermally and / or by gassing with, for example, CO2, N2 or mixtures thereof and / or by changing the fermentation conditions such as the relative humidity and / or temperature and / or by filling the pores, channels, cavities and / or by high-pressure treatment and / or by cooling and / or by freezing and / or by other suitable methods, controlled during or after the fermentation and / or partially or completely ended.
  • advantageous or stable or largely stable texture or an advantageous or stable or largely stable aroma / aroma profile can be achieved by such a measure or further change processes can be slowed down, adapted or completely eliminated.
  • the formation of desired aromas and / or textures can thus be induced or the development of undesired aromas and / or changes in texture can be slowed down or completely eliminated.
  • the taste and / or texture of edible products is determined by the fungus (s) that have grown in the pores, channels and / or cavities and / or by other, in the pores, channels, Cavities and / or microorganisms introduced into the starting material (s) and / or by the duration and / or the temperature profile of the fermentation process and / or by adjusting the water content of the product during or after fermentation and / or by the composition of the biological starting material and / or by the volume fraction of pores, channels, cavities in the starting matrix and / or by the arrangement of the pores, channels, cavities and / or by the quantity of the interface between the entirety of the strands and the entirety of the pores, channels, cavities and / or controlled by the diameter (s) of the strands and / or by gas exchange with the environment and / or by a process engineering pretreatment that adjusts the rheology of the starting material.
  • the texture and / or the aroma can be set variably through the interaction of different factors, with the same basic approach either different texture
  • the procedure according to patent claim 6 is characterized in that the water content of the starting matrix is changed during or after the fermentation process.
  • the textural properties of the product can be controlled or controlled during or after fermentation, as can growth and / or the metabolic activity of the fungi and / or microorganisms.
  • the fermentation and / or downstream changing processes can be controlled.
  • the method is characterized in that the extrusion process simultaneously and / or in parallel and / or subsequent extrusion process steps produces a body as a starting matrix, which consists of several extruded strands lying above and / or next to and / or one behind the other, which materially or functionally connect in one piece on their surfaces lying one against the other and between them form cavities, channels or pores in which the fungus (s) is (are) arranged.
  • the punctual contact surfaces ensure that the fermentation takes place as large as possible, over which crosslinking between the strands can take place.
  • the network of cavities, channels and pores allows gas to be exchanged with the environment, so that, among other things, oxygen is made accessible to the fungus (s).
  • the arrangement of the strands and / or strand pieces can be controlled by means of process engineering measures, that is to say the properties of the product such as the texture can also be controlled via it.
  • the fungal mycelium growing in the cavities, channels and pores ensures the creation of one or an additional elastic product component and, depending on the product and its characteristics, resistance to bite and / or the perception of elastic components in the product mass when chewing.
  • a further advantageous procedure describes claim 8, in which the biological starting material or the biological starting materials is then comminuted to predetermined size (s) during the extrusion process in the form of an endless strand.
  • a random arrangement of strand pieces which are produced as described above, can lead to specific textures, with the advantage of a higher production speed and lower production costs.
  • the average length of the strand pieces By choosing the average length of the strand pieces, the average diameter of the pores, channels and cavities can be controlled, which changes the texture of the product.
  • the degree of packing of the starting matrix can also be adjusted by using strands of different lengths and / or thicknesses.
  • the growth and / or the metabolic activity of the fungus / fungi can be interrupted and / or changed and / or controlled after a period of time provided for the respective starting material. Due to the extensive cavities, fluids can also be bound by capillary forces, so that marinades, for example, can easily interpenetrate the product, so that a taste can be set quickly and easily.
  • the method according to claim 10 is characterized in that the pores, channels or cavities not filled by the fungus (s) are completely or partially filled with flavorings and / or vitamins and / or antioxidants during or after the fermentation process.
  • the pores, channels or cavities not filled by the fungi / fungus are completely or partially filled or provided with medicaments and / or wound healing agents, for example healing ointment, antibiotics, burn ointment and / or the like, during or after the fermentation process.
  • Step 1 Okara with a dry content of 15 to 25 [% by weight] is used as the raw material, as is the case in soy milk and tofu production;
  • Step 2 the ⁇ kara is heated to 95 +/- 1 [ ° C] with constant stirring and held there for 60 +/- 1 [minutes]. The mass is then further stirred and cooled to 40 +/- 1 [° C];
  • Step 3 the pH of the okara mass is adjusted to 5.2 +/- 0.1 by adding lactic acid (80 [%, weight percentage]);
  • Step 4 the treated okara is pressed through a filter cloth with a mesh size of 0.5 [millimeters] in order to obtain a dry content of 25 +/- 0.5 [%, by weight];
  • Step 5 the mass is transferred to Pacojet containers and frozen at -22 to -25 [° C]; the frozen mass is comminuted with the Pacojet PJ2E (Pacojet AG, Switzerland) using the “standard” pacotizing blade and the splash guard with pre-scraper; the particle size is reduced to a D90 of 600 to 800 [micrometers]; the particle size measurement takes place in a Beckmann Coulter Counter LS 13320, with a water module at 20 +/- 1 [° C];
  • Step 6 10 +/- 0.1 [g] Rhizopus oligosporus starter culture (Makrobiotik Hohrenk, Germany) are added per 1500 +/- 10 [g] okara mass;
  • step 7 the mass is mixed in a Kennwood Major Swiss Edition mixer for 5 [minutes] at level 5, and then transferred to a sterile plastic bag with a layer thickness of 25 [mm], vacuumed to a pressure of 200 [mbar] and to a temperature of 20 +/- 1 [° C] brought;
  • Step 8 the mass is transferred into tubular extrusion cartridges through a cut corner of the plastic bag with as little air as possible;
  • Step 9 the poured okara mass (also called substrate) is kept at 20 +/- 1 [° C] and is ready for extrusion;
  • Step 10 then the mass is extruded through a 1.8 [millimeter] nozzle, and an object defined by a CAD program is built up in layers on a glass, steel or plastic plate; the process is analogous to the fused deposition modeling method in 3D printing, in which two-dimensional layers are built up on top of one another in order to generate three-dimensional objects; this happens at an ambient temperature of 20 +/- 1 [° C] and a humidity of 85 [%];
  • Step 11 the generated objects are transferred to an incubator (Binder APT.Iine TM, with microprocessor program RD3, Binder GmbH, Germany) and stored for 48 +/- 2 [hours] at 25 +/- 1 [° C] and 85 [%] Fermented humidity.
  • the objects are covered with baking paper (type irrelevant) during fermentation;
  • Step 12 after fermentation, the objects are transferred into sterile plastic bags and vacuumed at 200 [mBar];
  • Step 13 the filled and vacuum-sealed bags are shock-frozen to -17 to -19 [° C] and stored at this temperature until they are used.
  • Soy-based Rhizopus oligosporus is considered a safe germ, so that no approval problems in terms of the Novel Food Regulation are to be expected in Europe. At the moment there is no sensible use for okara, so that an estimated 3 million tons of okara is fed to animals or bio-gasification worldwide. Okara is considered nutritionally beneficial as it has a high fiber content.
  • the extruded strands are divided into predetermined sizes in a subsequent process, for example by a rotating knife, after the strand exit.
  • Claim 13 describes a method in which the previously empty pores, channels or cavities penetrated with fungal mycelia / fungal mycelia after fermentation are partially or completely provided with a flowable and / or partially or completely solidifying material, the solidification via an additional fermentation with the help of another bioactive organism, enzymatically, via thermo-reversible mechanisms, ionically induced, by heating or by other processes.
  • the sensory perception or the texture can be modified again; it is also conceivable that above all the juiciness is improved, which is of great advantage, for example, in the production of meat-like products.
  • aroma characteristics predestined for a first impression can be clearly emphasized if they can emerge more easily from the filling than from the fermented starting matrix.
  • substances, flavors or substances can also be added to the product that can change the growth of the fungus or fungi if present during the fermentation process.
  • fermentation can also be controlled indirectly.
  • the extruded strands can be less than 1.5, preferably less than 2, in particular less than 5, further preferably less than 10. During the extrusion process it should be ensured that the nozzles do not block. Depending on the material and theological and shape properties of the particles or structures, the lower critical ratio mentioned is different.
  • the starting material for the starting matrix is extruded into a product strand and / or product strands and / or product strand pieces by means of extrusion, co-extrusion or multi-extrusion processes, the product strand then being retained as an endless strand or disintegrating into individual pieces and / or being divided and the Temperature of the product strand and / or the product strands and / or the product strand pieces directly at the nozzle or perforated plate outlet 2 to 99.5 [° C], preferably 5 to 99 [° C], more preferably 7 to 80 [° C], more preferably 10 to 70 [ ° C], more preferably 12 to 60 [° C], more preferably 12 to 45 [° C], most preferably 15 to 25 [° C] - claim 14.
  • the division has the advantage that in the case of a random pile, the The volume ratio between channels / cavities and extruded strands can be changed as well as the mean diameter of the channels / cavities.
  • the extruded strand can automatically disintegrate after it emerges or can occur randomly during defined extrusion due to theological effects while the strand is being deposited.
  • Co- or multi-extrusion processes offer the advantage that the theological properties and the functionality of the strands can be changed. For example, growth-promoting and growth-inhibiting starting materials can be combined in order to control the growth of the fungi and / or microorganisms and thus the entire aroma and texture formation.
  • starting materials that are more problematic from a sensory point of view can be hidden as an inner mass in a co-extruded strand, while the outer mass tends to emphasize. The same would apply to the visual design of the product.
  • different starting materials could be combined in one product without having to mix them beforehand, which can advantageously influence the texture of the product. Upstream heating with or without mechanical energy input can also be positive in order to adjust the theological properties such as elasticity in terms of process technology.
  • the nozzle or the nozzles and the support on which the starting material (s) discharged from the nozzle or nozzles is applied can be moved relative to one another, so that either a chaotic, random pile or a predetermined distribution the applied matrix strands is carried out in predetermined angular assignments to one another - claim 15.
  • the first method is fast and cheap, but does not allow a defined arrangement of the strands, so that structure / texture properties can be set within relatively narrower limits.
  • the second method is much slower, but allows a large width in terms of the arrangement of the strands and thus texture.
  • the second method is particularly advantageous when spatially resolved different textures and / or aroma perceptions are to be generated in a product, that is, when anisotropic distributions of starting material or several starting materials are necessary or necessary are desired.
  • the first method is designed for random distributions of product strands / strand pieces and allows only very limited anisotropic structures.
  • a concentric layer containing at least 80% of the spores of the co-extrudate can be extruded by co-extruding around a central strand piece, this layer, based on the co-extruded strand, 25 to 70%, preferably 40 to 60%, represents the volume of the cross section of the product strand or strand piece.
  • Such a method is particularly advantageous, among other things, in order to be able to either reduce the required amount of inoculation material or, in the case of fermentation with several fungi and / or microorganisms, to have these spatially separated from one another at the start of the fermentation.
  • a method is described in which the extruded strands or strand pieces are foamed with gas inclusions that are caused by expansion of a compressed gas, for example CO2, N2O, O2 or by gas formation in the course of a fermentation, such as CO2, by foaming the material before it is introduced into the product, for example with CO2, O2, N2, air or by a chemical reaction, such as that of a carbonate with an acid or by expanding water into water vapor within the strands or strand pieces.
  • a compressed gas for example CO2, N2O, O2 or by gas formation in the course of a fermentation, such as CO2
  • a chemical reaction such as that of a carbonate with an acid or by expanding water into water vapor within the strands or strand pieces.
  • the oxygen generated during fermentation is fed to the fermenting starting matrix. Since most fungi / molds need oxygen to grow, the access of oxygen can have a growth-promoting effect.
  • the biological substances for the starting matrix are subjected to a thermal or other treatment such as PEF or high pressure and the total germ count, based on the starting germ content, by 50 [%], preferably by 90 [%], further preferably 99 [%] or 99.9 [%] or 99.99 [%] or 99.999 [%] is reduced.
  • a thermal or other treatment such as PEF or high pressure
  • the total germ count based on the starting germ content, by 50 [%], preferably by 90 [%], further preferably 99 [%] or 99.9 [%] or 99.99 [%] or 99.999 [%] is reduced.
  • the risk of the growth of possibly pathogenic microorganisms can be reduced.
  • the swelling of the material in preparation for shredding improves the extrudability.
  • the fermentation process of the product is carried out at temperatures between 10 and 50 [° C], preferably between 12 and 45 [° C], more preferably between 15 and 35 [° C], more preferably between 15 and 32 [° C], in particular between 18 and 28 [° C] and in some fermentations the temperature changes during the fermentation becomes.
  • the growth of the microorganisms and the metabolism can be controlled via the temperature.
  • the relative growth in comparison to one another as well as the temporal dominance of an organism can be controlled, with effects on sensory and texture.
  • Claim 18 describes a method in which the fermentation is carried out at a relative ambient humidity between 30 and 100 [%], preferably between 30 and 98 [%], in particular between 40 and 95 [%], further preferably between 55 and 95 [%], for example in particular between 70 and 95 [%], based on the atmosphere surrounding the product.
  • a relative ambient humidity between 30 and 100 [%], preferably between 30 and 98 [%], in particular between 40 and 95 [%], further preferably between 55 and 95 [%], for example in particular between 70 and 95 [%], based on the atmosphere surrounding the product.
  • the overflow velocity of the atmosphere surrounding the product around the product is less than 50 [cm / s], preferably less than 15 [cm / s], more preferably less than 5 [cm / s], even more preferably less than 1 [cm / s ], in particular less than 0.5 [cm / s], for example less than 0.1 [cm / s].
  • the overflow of air / gas must be avoided, otherwise this The mycelium begins to sporulate (gray / black color of the product on the surface).
  • the water withdrawal can be regulated by the overflow with air.
  • the starting matrix similar to that used in tempeh production, can also be packed in perforated bags for fermentation, but then at the expense of the water exchange with the environment.
  • the fungi / fungal spores / molds / mold spores used for the fermentation come from the genus Rhizopus, for example Rhizopus oligosporus, Rhizopus stolonifer, Rhizopus oryzae, Rhizopus arrhizus and / or elegans from the genus Actinomocur, for example Actinomocur, for example Actinomocur.
  • Penicillium for example Penicillium candidum, Penicillium camemberti, Penicillium roqueforti, Penicillium glaucum, and / or from the genus Geotrichum, for example Geotrichum candidum, and / or from a other genus that is suitable for changing the texture and / or sensory properties of the product, as well as the microorganisms from the genus Bacillus, for example Bacillus subtilis spp, used for microbial fermentation or co-fermentation.
  • natto and / or from the genus Neurospora for example Neurospora intermedia and / or from the genus Lactobacillus, for example Lactobacillus bulgaricus, Lactobacillus reuteri and / or from the genus Lactococcus, for example Lactococcus lactis and / or from the genus Propionibacterium, for example Propionibacterium or from the genus Zymomo- nas, for example Zymomonas mobilis and / or from the genus Leuconostoc, for example Leuconostoc mesenteroides and / or from another genus which is suitable for changing the texture and / or sensory properties of the product. Depending on the microorganism, a different sensory and texture of the product is achieved.
  • the inoculation / inoculation of the starting matrix with fungal mycelium and / or fungal spores and / or mold mycelium and / or mold spores takes place in such a way that they are, for example, mixed with the starting material and / or sprayed onto the starting matrix and / or the product in and / or is soaked with a suspension of said fungal mycelium and / or said fungal spores and / or said mold mycelium and / or said mold spores.
  • the formation of a fungal mycelium from crushed pieces of mycelium or fungal spores ensures that the starting matrix is networked.
  • the different variants take into account the fact that in some extrusion techniques the inoculum has to be added to the product later, as it would not survive the extrusion process unscathed, for example when using higher temperatures.
  • the fermentation products are subjected to destructuring, the products formed from the fermented starting matrix during fermentation being crushed, chopped up or broken up into smaller ones
  • the shredded material can be used as a pre-structured Basic material for other products are used, which are structured in a superordinate manner and combined in a new way and networked with one another.
  • the extruded strands have an initial matrix which has different diameters of the different strands in a section orthogonal to their longitudinal axis.
  • the strands are arranged one above the other in the form of a network and form channels, pores or cavities between them.
  • the starting material is in the extrusion process through nozzles or openings, such as in a perforated plate, with a clear diameter of 0.4 to 9 [millimeters], preferably 0.5 to 7 [millimeters], preferably 0.8 to 5 [millimeters], preferably 1 to 3.5 [millimeters], again preferably between 1 and 2.5 [millimeters], in particular 1.1 to 2 [millimeters], conveyed through, the diameter of the openings in the case of parallel or consecutive extrusion processes having the same or different diameters.
  • the mechanical properties of the fermented products can be significantly changed due to the different diameters of the strands and, as a consequence, due to the different relative penetration depths of fungi.
  • a changed destructuring behavior in the mouth also induces different textures.
  • Also suitable for changing the texture are product strands or strands of different thicknesses in the same product in the case of chaotic heap, since the combination of the above-mentioned different relative penetration depths in connection with differently sized channels, cavities, pores changes the texture.
  • the strands forming the starting matrix to be fermented are further processed by extruding the starting material through perforated plates with openings of 0.4 to 9 [millimeters], preferably 0.5 to 7 [millimeters], preferably 0.8 to 5 [millimeters], preferably 1 to 3.5 [millimeters] preferably from 1 to 2.5 [millimeters], in particular from 1.1 to 2 [millimeters], the diameters of the openings having the same diameter or different diameters.
  • a large number of strands can be extruded in parallel using perforated plate extrusion, so that the production speed is greatly increased. Different diameters can lead to the packing density in the pile being increased and the crosslinking to be adjusted by fermentation, with effects on sensory and texture.
  • the openings in the perforated plate are dimensioned differently.
  • the pile of randomly arranged strands and / or strand pieces is shaped and / or compacted after the extrusion process, the strands or strand pieces being partially pressed together and materially or functionally connected in one piece with one another close to the surface. This results in an improved production speed combined with the shaping into a product.
  • the formation of the starting matrix for fermentation and shaping are separated from each other. Pre-compression can change the internal structure of the starting matrix, with effects on the cross-linking during fermentation and on the texture as a whole.
  • the mass fractions are changed at least once relative to one another on the entire extruded strand during the extrusion process. This would allow locally different raw material ratios to be achieved in one strand with a single extrusion process.
  • a concentric layer can be coated around a strand / piece of strand, in which at least 80% of the spores of the co-extrudate are contained, with this layer, based on the co-extruded strand, 25 to 75%, preferably 40 up to 60% of the cross-section of the strand / strand piece.
  • the fermentation is carried out at a relative ambient humidity between 40 and 100%, preferably between 50 and 99%, even more preferably between 60 and 99%, again preferably between 70 and 98%, in particular between 75 and 95%, based on that surrounding the product The atmosphere.
  • the substrate phase is applied by a directional or non-directional 3D extrusion.
  • the dimensions of the body correspond in all spatial directions to at least three times the characteristic diameter of the mesostructural elements, preferably at least five times, in an even more preferred embodiment ten times and in an even more preferred embodiment twenty times the characteristic diameter of the mesostructural elements.
  • the phases used to create the mesostructure are pasty, extrudable masses with flow limits, for example on the basis of vegetable-based, protein-containing, fiber-containing products, for example okara, spent grains, pomace, etc.
  • the strand shape is largely retained and does not run if there is a flow limit, which usually has to be given.
  • the dry matter of the product at the start of fermentation is preferably 0.5 to 70 [percent by weight], in a more preferred embodiment 1 to 60 [percent by weight], in an even more preferred embodiment 1.5 to 55 [percent by weight], in an even more preferred embodiment 2 to 50 [percent by weight], in an even more preferred embodiment 3 to 50 [percent by weight], in an even more preferred embodiment 5 to 45 [percent by weight], in an even more preferred embodiment 7 to 40 [percent by weight], most preferably 15 to 40 [percent by weight] .
  • the dry matter can be selected very differently and also depends very much on the material used, in particular on the amount of low molecular weight components and the fat content.
  • the overall texture can be adjusted, since the fungus growth is changed, as is the overall mechanical properties of the product.
  • the masses used are at least one or more different masses, each composed of one or more, preferably co-extruded, phases, the composition being dynamically changeable during the application process.
  • the texture of the product can be influenced directly.
  • the mechanical properties shafts as well as the penetration of the strand with mycelium can be adjusted with corresponding effects on the overall texture.
  • the entire sensor system of the product is also set with it.
  • the body is traversed by filament-like network structures caused by fungal growth.
  • elastic components are introduced through the mycelium. This is based on extensive networking of the mycelium with one another and with the substrate on which the fungus grows.
  • the method according to claim 23 is characterized in that the partially or completely contiguous, filament-like fermentation forming network structures caused by fungal growth takes place with one or more fungal cultures, and comprises a volume fraction of the volume of the unfilled cavities of at least 0.1 [%].
  • the spores forming the mycelium are distributed isotropically in a mass with a typical cross section of the mesostructural elements formed therefrom, and / or are predominantly concentrated in the outer 40% (v / w) of the mesostructural elements, and / or have the distribution of the spores in the typical cross section of the measurement structure elements formed have a gradient from the center to the location of maximum distance from the center or at least 95% can be found on the surface of the mesostructural elements.
  • spores of different genera of mycelium-forming filamentous fungi for example Rhizopus oligosporus, Actinomucor elegans and optionally additional microorganisms such as Propionibacterium freudenreichhii, Zymomonas mobilis, whose preferred spatial localization in the body can be described as isotropic or defined anisotropic.
  • Rhizopus oligosporus for example Rhizopus oligosporus, Actinomucor elegans and optionally additional microorganisms such as Propionibacterium freudenreichhii, Zymomonas mobilis
  • isotropic or defined anisotropic By spatially different distribution of the fermentation organisms, locally different textures can be generated, which is expressed in a changed superordinate texture perception.
  • a co-fermentation is carried out with microorganisms which, present next to one another, behave differently than separately with regard to the overall aroma expression.
  • spore-forming fungi especially molds
  • these are preferably present in the same or different compartments before the start of fermentation.
  • the procedure according to claim 24 is characterized in that the product consists of at least one layer, preferably two or more layers, consists of extruded strands or strand pieces that are integrally connected to one another, materially or functionally, of one or more biological material / materials and one or more fungi / fungi / mold / molds and possibly microorganisms, with between adjacent extruded strands of the starting matrix wholly or partially, Outwardly open cavities, pores or channels are present which are completely or partially filled by the fungus / fungi / mycelium and / or microorganism / microorganisms or their excretion products.
  • the contact surface for fermentation can be defined, (b) the space for fungal mycelium growth and / or microorganism growth and / or for the enrichment of segregated products and thus the destructuring behavior in the mouth, the perception of aromas as well the mechanical product properties can be adjusted.
  • the largely coherent cavities, pores, channels with connection to the product surface allow fermentation that requires oxygen. It is also conceivable to generate several independent, not directly connected output matrices, which are connected to one another via fermentation, such as several nested high cylinders of different diameters that do not touch but are fused / connected with mycelium during the fermentation. The partial filling of the spaces with mycelium allows the product to be subsequently equipped with a further phase, the
  • Claim 25 is characterized in that, in the case of edible products, the taste and / or the texture via the fungus (s) introduced into the pores, channels and / or cavities and / or by other fungi (s) in the pores, channels, cavities and / or microorganisms introduced into the starting material (s) and / or by the duration and temperature profile of the fermentation process and / or by adjusting the water content of the product during or after fermentation and / or by the composition of the biological starting material and / or by the volume fraction of pores, channels, cavities in the starting matrix and / or by the arrangement of the pores, channels, cavities and / or by the quantity of the interface between strands and pores, channels and cavities and / or by the diameter (s) of the strands and / or by gas exchange with the environment and / or by a process technology setting the rheology of the starting material Pretreatment is defined.
  • the texture and / or the aroma can be developed differently due to the interaction of various factors, with either different texture and / or sensory
  • Claim 26 describes a product in which several plies or layers of extruded product strands are arranged in predetermined or chaotic angular arrangements above and / or next to and / or one behind the other. This results in the advantage of different textures with methods that are different in speed and with different precision in terms of positioning the strands.
  • the product according to patent claim 27 is characterized in that the starting material for the starting matrix consists of biological substances or mixtures of these, which are due to the fungus / fungi or their spores / permanent forms and possibly the microorganism / microorganisms or their permanent forms the material composition as well as the set dry matter content and / or other suitable treatment steps allow and / or promote a desired germination and / or growth, such as biological substances with increased protein content in the dry matter, such as peas, soy, quinoa, chickpeas, tofu,itan , Cream cheese masses, processed cheese masses, ricotta and / or with increased fiber content in the dry mass, such as okara, spent grains, whole grain cereal products, largely insoluble residues from fat / protein extraction and / or increased fat content in the dry mass, such as almonds, cashew, Soy and / or high carbohydrates stop in the dry matter, such as wheat or other cereals or pseudo-cereals and / or hydrocol
  • the channels, pores or cavities are only partially filled by the fungus / fungi and / or microorganisms or their excretion products and in the remaining cavities or the like another substance, for example flavor enhancers and / or vitamins and / or antioxidants and / or colorants and / or ⁇ romastoff arranged.
  • another substance for example flavor enhancers and / or vitamins and / or antioxidants and / or colorants and / or ⁇ romastoff arranged.
  • the structure of the product allows different substances to be added to the product afterwards, depending on the requirements, so that the same matrix can be used to produce differently flavored products, for example.
  • the cavities, channels or pores are provided with an anti-inflammatory and / or healing drug.
  • the cavities, channels or pores that are not filled by the fungus are provided with a cosmetically active substance, for example a cream, an antiaging agent or the like.
  • the product according to claim 28 is characterized in that the proportion of cavities, channels or pores is 20 to 85 [%, volume proportion], preferably 20 to 75 [%, volume proportion], again preferably 25 to 75 [%, volume proportion], again preferably between 25 and 70 [%, volume fraction], particularly preferably 25 to 60 [%, volume fraction], most preferably 30 to 55 [%, volume fraction].
  • the volume fraction of pores, channels and cavities (and the distribution of these ) largely determines the overall texture, as this allows the growth of the mycelium and its overall mechanical properties to be controlled.
  • Claim 29 is characterized in that the firmness of the product measured after fermentation compared to the firmness of the underlying starting matrix before fermentation by at least a factor of 20, preferably by a factor of at least 12, more preferably by a factor of 8, even more preferably by a factor of at least Factor 5, more preferably by at least a factor of 3.5, more preferably by at least a factor of 2, even more preferably by at least a factor of 1.5, even more preferably by at least a factor of 1.2, most preferably by at least a factor of 1.1, with the strength being the maximum Force is determined with a penetration measurement using a flat, round cylinder geometry with a diameter of 8 millimeters, which penetrates at a speed of 0.5 cm per second into a product body measuring 20 millimeters x 20 millimeters x 20 millimeters with a penetration depth of 10 millimeters at room temperature .
  • the use according to claim 30 is characterized in that the product can be used as a meat substitute.
  • the product can be used as a bandage or dressing pad for wound treatment.
  • the product can also be used in a variety of ways in cosmetics, for example the product can be used as a face mask and contains substances that care for the skin.
  • the product can be used as a meat-like paddy.
  • Claim 32 is characterized in that the product is used as a spreadable, structured mass, for example as cream cheese or spread. According to claim 33, the product serves as lasagne sheets, noodles or other pasta-like products.
  • Claim 34 describes the use of a product which is used as a flavoring powder after grinding in soups, in sauces or as a condiment.
  • the mass used has a lipid content of 0 to 70 [percent by weight], a protein content measured as nitrogen of 0 to 95 [percent by weight], a fiber content of 0 to 80 [percent by weight] and a carbohydrate content of 0 to 95 [percent by weight] and others Ingredients, each based on the dry matter.
  • the masses are composed or spatially structured in such a way that, due to their composition, they inhibit or promote the growth of the cohesive, filament-like network structures caused by fungal growth.
  • Soluble in the sense of the Osborne classification, albumins and globulins, and water-insoluble, in the sense of the Osborne classification, prolamins and glutelins, proteins are part of the formulation of the phases, with these proteins in all degrees of purification from a protein content of more than 0.01%, in a preferred one Execution of more than 0.1% in an even more preferred embodiment of more than 1% and in an even more preferred embodiment of more than 5%, measured in the substrate before fermentation as total nitrogen, in a preferred embodiment as oligopeptide or higher, in an even more preferred embodiment as polypeptides or higher, each alone or in mixtures as the gravimetrically predominant element.
  • the combination of mesostructuring by means of a mass having a flow limit and one or more fermentations for microstructuring is also proposed.
  • the mesostructure serves as (a) a fermentation framework and substrate for a mushroom and / or a further fermentation and (b) as a phase that co-determines the overall texture and sensory properties.
  • the extent and structure of the fungal growth is controlled in that the substrate of the fermentation organism (s), for example a fiber-rich, plant-based mass, is arranged in a 3D structure and 3D shape, in each case in the x, y, z-direction, for example through a strand-like 3D micro-extrusion in space.
  • tailor-made growth conditions a tailor-made nutrient and / or oxygen supply and / or moisture distribution and / or retention
  • the dimensions of the body in all spatial directions preferably correspond to at least three times the characteristic diameter of the mesostructural elements, preferably five times, in an even more preferred embodiment ten times and in an even more preferred embodiment twenty times the characteristic diameter of the mesostructural elements.
  • the dry matter of the product is preferably 1-50% (w / w), in a more preferred embodiment 3-45% (w / w), in an even more preferred embodiment 5-40% (w / w), in an even more preferred embodiment 7-35% (w / w).
  • the mesostructural elements used each comprise at least one or more different masses, each of which can be composed of several, preferably coextruded, phases, the composition being dynamically changeable during the application process.
  • the body is advantageously traversed three-dimensionally by filament-like network structures caused by fungal growth, with the partially or completely connected, filament-like network structures caused by fungal growth forming fermentation with one or more fungal cultures and a volume fraction of the volume of the unfilled cavities of at least 0.1 % includes.
  • the spores forming the mycelium are distributed isotropically in a mass and in the typical cross-section of the mesostructural elements formed therefrom, and / or (ii) predominantly concentrated in the outer 40% (v / w) of the mesostructural elements, and / or (iii) the distribution of the spores in the typical cross-section of the mesostructure elements formed has a gradient from the center to the location of maximum distance from the center, or (iv) at least 95% is found on the surface of the mesostructure elements.
  • Rhizopus oligosporus for example Rhizopus oligosporus, Actinomucor elegans or microorganisms such as Propionibacterium Freudenreichhii, Zymomonas mobilis, whose preferred spatial localization in the body can be described as isotropic or defined anisotropic, can be used within a product.
  • spores When several different types of spores are used, they are preferably present in the same or different compartments before the start of fermentation.
  • the at least one mass has a lipid content of 0-70% (w / w), a protein content measured as nitrogen of 0-50% (w / w) and a carbohydrate content of 0-80% (w / w).
  • the mass can furthermore be composed or spatially structured in such a way that, due to its composition, it inhibits or promotes the growth of the cohesive, filament-like network structures caused by fungal growth, overall or spatially locally.
  • This scalability of the growth occurs, for example, via the ratio of substrate volume to the volume of unfilled cavities, via the ratio of surface to substrate volume, through the overall structure of the substrate, the absolute diameter of the substrate strands, through the substrate composition and substrate dry matter, as well as the spatial arrangement of substrate and empty / unfilled cavities as well as the suitability of the structure to be able to carry out any kind of gas exchange with the atmosphere surrounding the object / body (forced or forced; mediated directly or via connected mycelial structures).
  • the substrate-free cavities produced in a targeted manner are preferably connected to one another and, in principle, allow gas to be exchanged with the atmosphere surrounding the object, so that oxygen required for fermentation can migrate into the product, but the gas atmosphere within the product can also be adjusted.
  • the substrate is solidified, the individual substrate elements / strands with- connected to each other and from a rheological point of view the overall object is significantly more solid and elastic.
  • the process according to the invention has great freedom with regard to the selection and composition of the substrate, for example with regard to sensor technology, growth modulation by promoting and inhibiting substances, the substrate properties and the directed and selectively adjustable formation of the overall structure and overall strength and texture through the combination three-dimensional substrate arrangement as well as superimposed mushroom fermentation.
  • Another advantage over the classic soybean-based tempeh process is that insoluble proteins as well as fibers and other ingredients derived from the natural matrix can be used in any mixtures, preferably directly from the moist, non-dried sidestream of conventional production.
  • okara can be used as a substrate as a by-product of soy milk and tofu production. This means that very inexpensive substrates can be used, which can also be nutritionally optimized by mixing with other materials.
  • the combination of 3D substrate arrangement with mushroom fermentation leads to a new class of structured objects / products that can be further developed as meat alternatives, among other things.
  • the parallel strands can also be arranged randomly to form an object, and such an object can be shaped and / or compacted by further suitable measures.
  • the structure of the applied substrate mass has repetitive elements, especially in the case of small product bodies, but anisotropic structural elements can also exist when viewed macroscopically.
  • the masses are applied, for example, via strand-wise extrusion, but can also be achieved using other processes with comparable results.
  • the substrate phase can be interpreted as an emulsion, suspension or suspoemulsion.
  • the substrate phase is applied as a foam.
  • the overrun is between 1 and 200% and is preferably generated by expansion of a dissolved gas or, for example, also by gas release from chemical substances, but in a further embodiment also by water evaporation in connection with a previous pressure phase.
  • the three-dimensional structure of the substrate mass indirectly determines the overall structure that is formed by the fungal fermentation and that directs the internal cross-linking by fungal mycelium. In contrast to classic tempeh fermentation with soybeans, the resulting product structure and texture can be controlled. Through the special arrangement of the substrate strands in combination with the set rheological properties of the substrate mass, different structure and texture perceptions can be generated, some of which can be described as meat-like.
  • substrates which are composed of proteins (0-100%) and / or carbohydrates (0-100%) and / or fats (0-50%) and other minor components ( ⁇ 10%) and so on are designed to be extrudable.
  • it can be extruded from nozzles in a range of 0.1 - 30 mm, the dimensions being matched to the nozzles.
  • Preference is given to using masses that represent secondary streams from conventional production, such as okara, grain bran, press cakes from oil production and mixtures thereof, fruit and vegetable pulp, spent grains, and pressed sugar beet residues.
  • Nutritional or sensory deficits in these masses are preferably corrected by mixing them with other masses.
  • Typical dry masses of such masses are 15 to 85% (w / w), these dry masses can be adjusted by mechanical dewatering, but also by partial thermal processes or combinations.
  • the masses can be further mechanically broken down (for example by fine grinding, ball milling or cryomechanical-abrasive processes such as processing in the Pacojet).
  • the masses can be subjected to a step before they are used as a substrate that reduces the number of germs, such as thermal treatment or the use of PEF, high pressure, US or combinations thereof.
  • a further effect of such a treatment can be the digestion and, associated therewith, a simpler utilization / use of the substrate constituents by the fungal mycelium or the formation, degradation or removal of sensory-relevant compounds or precursors therefrom, as well as compounds that result in a fermentative activity desired setting of the sensor system of the product.
  • the substrate phases can also be modified by incorporating further materials / substances such as carbohydrates, hydrocolloids, crosslinking ions.
  • further materials / substances such as carbohydrates, hydrocolloids, crosslinking ions.
  • fermenting microorganisms and / or fungi and / or enzymes can be added, which can lead to crosslinking and / or solidification and / or modification of the theological properties of the substrate phase before, during or after fermentation.
  • the basic phases used to create the mesostructure are pasty, extrudable masses with flow limits, based on vegetable-based fiber-containing products, for example okara, grains, pomace etc., based on protein-rich products such as tofu masses, gluten or others protein-rich masses etc., the proteins of which can be soluble or insoluble and are present in different concentrations, dried or as a flowable concentrate or isolate.
  • the supply of oxygen in the property takes place through a largely continuous network of unfilled cavities.
  • the corresponding volume proportion of unfilled cavities is between 10% and 80% and is determined by the arrangement of the substrate network.
  • the unfilled cavities are traversed and filled by mycelium depending on the distance between the limiting substrate strands and the growth conditions.
  • the growth can be controlled so that, on the one hand, the penetration of the substrate, as well as the connection of the substrate strands and thus the overall product properties can be defined.
  • the growth can also be modulated by the partial oxygen pressure and the absolute amount of oxygen available. Different growth conditions can be set within an object by locally different relationships between the substrate phase and the gas phase in order to be able to generate targeted macrostructures.
  • a big advantage of the free choice of substrate is that two or more different substrate phases can easily be used.
  • a big advantage of this option is that you can change the micro, mesostructure and macrostructure in a targeted manner, which affects the texture, sensors and optics.
  • phases of the same material with different concentrations can be used.
  • different materials can also be used.
  • tofu mass and okara mass can be processed into a common product, with the separate phases being used at the same time as structuring aids, since they can have different theological and texture properties due to their composition, and on the other hand can be penetrated by the mycelium to different degrees, which can also lead to rheological and textural differences.
  • growth-promoting and growth-inhibiting (or rather growth-favorable or rather growth-unfavorable) substrate phases with regard to the penetration or crosslinking by mycelium can be used.
  • the different phases can either be generated by separating a common starting material or comprise completely different starting materials.
  • an increase in the fat content of the substrate used can also be considered as a growth inhibitor.
  • fat can also be used completely or partially as a coating of a substrate strand in order to make it more difficult or to prevent growth into the substrate phase at the coated / coated areas.
  • a growth-promoting and a growth-inhibiting phase can also be co-extruded like the fat phase described, so that the growth of the fungal mycelium in the two-phase substrate strand can be limited, provided that the growth-inhibiting phase can be found in the core of the strand.
  • This can be desirable in order to adjust the texture or to generally limit the amount of fungal mycelium without having to forego essential, texture-adjusting or theological features.
  • none of them have a substrate phase or mushroom myce! filled compartments of the object after a (first) fermentation filled with a further, flowable phase and solidified in different forms.
  • the solidification can take place (i) via a further fungal fermentation, (ii) an additional fermentation with the help of a further bioactive organism, (iii) enzymatically, (iv) via thermo-reversible mechanisms, (v) ionically induced or other processes and can take place inside the object may differ in comparison to areas near the surface (example: final, solidified second phase, still flowable inside).
  • the flowable phase can have different compositions, different dry matter and different theological properties.
  • the same material is used from which the continuous substrate phase already consists, also preferably material which has been partially or completely separated from the material used as the substrate phase in one or more preceding steps, with or without mixing with other materials, in particular those which allow an adjustment of the strength or the theological properties in the gelled / solidified state or make it possible in the first place.
  • fat and / or hydrocolloids / carbohydrates in particular, emulsified or dispersed, can be added.
  • the compartments can be filled at different points in time of the fermentation of the substrate phase and when the fungal mycelium is different, in order to be able to use a strengthening activity of the fungal mycelium if necessary.
  • the filling can only take place at any later time, for example before further processing or by a consumer.
  • substances / substances can be added to the filling phase which subsequently change the properties or the growth of the fungal mycelium or the substrate phase.
  • okara with an initial dry matter of 18% is adjusted to a dry matter of 21% by mechanical pressing, mixed with soybean oil (5%, w / w) and homogenized and heated to 95 ° C for 60 min, cooled, with fungal spores (Rhizopusoligosporus) added, vacuumed and filled into cartridges.
  • An object the size of 20x20x20 mm is marked with a Gas phase content of 50% is provided in layers, in that the substrate strands are each arranged rotated 90 ° to each other from layer to layer and the strands are arranged in a regular pattern so that the mean distances between the strands are the same.
  • the object is incubated for 72 hours at 25 ° C. and a relative humidity of 90%, then packaged, vacuum-sealed and stored in a cool place or frozen.
  • okara is pressed with a dry matter of 18%, the dry matter is adjusted to 28%, soybean oil (5%, w / w) is added and heated to 95 ° C for 60 min, cooled, mixed with mushroom spores, vacuumed and filled in cartridges.
  • An oval object measuring 100x50x18 mm is created in layers with a gas phase proportion of 25% by always orienting the substrate strands in one direction, horizontally oscillating in terms of position so that the strands touch each other from layer to layer at the maximum point of oscillation. The object is incubated for 72 hours at 25 ° C. and a relative humidity of 90%.
  • the cavities are filled with soy milk, concentrated to a dry matter of 25%, and gelled with GDL at 25 ° C for 5-10 hours.
  • the object is then packaged, vacuum-sealed and stored in a cool place or frozen.
  • the fermentations run preferably at temperatures between 15 and 40 ° C with an air humidity of rel. 20-99%.
  • the fermentation temperature is chosen so that, in addition to the best possible growth, sporulation is avoided.
  • fungi for fermentation are filamentous growing fungi of the genus Rhizopus (for example Rhizopus oligosporus, Rhizopus stolonifer, Rhizopus oryzae, Rhizopus arrhizus), actinomucorelegans (typically used for the production of meitauza), Aspergillus oryzae (typically used for the production of.) natto (typically for the production of natto), Neurospora intermedia (typically for the production of “oncom” or “ontjom”, i.e. fermented peanut press cake).
  • Rhizopus for example Rhizopus oligosporus, Rhizopus stolonifer, Rhizopus oryzae, Rhizopus arrhizus
  • actinomucorelegans typically used for the production of meitauza
  • Aspergillus oryzae typically used for the production of.
  • natto typically for the production of natto
  • the accompanying bacterial flora can also contribute to the fact that the fermented end products naturally have nutritional advantages, for example increased vitamin content or better digestibility (Rhizopus oligosporus, Aspergillus oryzae).
  • Possible types of bacteria for fermentation are, for example, lactic acid bacteria (for example Lc. Lactis, Lb. Bulgaricus, Prop.bact. Freudenheimii, Lb. Reuteri) or Zymomonasmobilis).
  • a fermentation within the meaning of the invention requires at least one fermentation with a mycelium-forming fungus, but can contain further mycelium-forming or non-mycelial fungi and non-mycelial-forming microorganisms.
  • the fermentations can be carried out as singular fermentations as well as co- or multiple fermentations.
  • Fungi are used, for example, for structuring (formation of a microstructure), enrichment with nutritionally valuable compounds / substances (e.g. vitamins), modulation of digestibility, as well as taste formation (e.g.
  • microorganisms for example for the formation of taste (for example for the breakdown of unfavorable sensory active compounds, segregation of sensory advantageous compounds, combinations thereof, provision of substances that can be further used by other fermentation cultures), structuring (for example by changing the pH value, cross-linking of structures within the substrate), for partial degradation of the substrate and / or the release of mod ululating substances through degradation and / or excretion, to change the optical aspects (for example the color), for enrichment with nutritionally advantageous compounds / substances (for example vitamins), modulation of the digestibility or for improved shelf life.
  • the combinations are primarily chosen so that the sensory properties (taste, texture) can be tailored.
  • the organisms can functionally complement one another or act synergistically with one another.
  • a meat-like sensory system especially chicken taste in terms of taste and a fibrous texture / structure
  • the fungal spores are distributed anisotropically in the object in such a way that the substrate contains significantly fewer spores in some places in the object than in other places.
  • the degree of anisotropy is achieved, for example, by combining a spore-free or spore-poor phase and a spore-rich phase in an object by extruding two phases separately from one another.
  • the spores are distributed anisotropically within the substrate strands by co-extruding two substrate phases - a spore-free or spore-poor and a spore-rich phase - in such a way that the concentration of spores is preferably increased in the outer phase compared to the inner phase .
  • the inoculation with spores takes place after the extrusion and the construction of the object either by spraying the interfaces with a spore-containing, atomized liquid or by wetting the entire object by immersing it in a spore-containing fluid, in particular when a previous acting step has exceeded a critical temperature for spore vitality.
  • Anisotropy distributions are also achieved when products are inoculated with more than one type of fungal spores, the spores are introduced into separate substrate masses and localized differently in the object.
  • the products produced are characterized, among other things, by the fact that the mechanical strength of the products usually increases over the fermentation time.
  • the further preparation usually changes the firmness of the objects to lower firmnesses, the extent of the reduction depending on the type of preparation.
  • the objects remain dimensionally stable when boiled in water or when cooked in steam and do not expand.
  • the substrate phase is arranged either free-standing or with the aid of devices in such a way that a tube-like structure is created, limited by the substrate phase in two spatial directions and unlimited in the third dimension.
  • mycelium is formed by fermentation and the substrate phase solidifies; in a further step, the tubular structure is either flowed through or filled with a fluid.
  • the composition or the chemical and physical properties of the flowing or standing fluid are modified by interaction with the fungal mycelium and / or interaction with the substrate phase.
  • the fungal mycelium is supplied with oxygen via the outer te of the tube formed by the substrate phase.
  • the formation of the tube can be supported by the application of a perforated material, which on the one hand allows an oxygen supply to the fungal mycelium within the tube, but on the other hand also reduces or prevents the leakage of the liquid in the tube and gives the whole structure a minimum of strength.
  • a perforated material which on the one hand allows an oxygen supply to the fungal mycelium within the tube, but on the other hand also reduces or prevents the leakage of the liquid in the tube and gives the whole structure a minimum of strength.
  • the fluid is separated again, filtered and dried.
  • a random arrangement of the substrate phase is selected, the object is fermented and then completely filled with a fluid and fermented for a further period of time. After fermentation, the fluid is separated again, filtered and dried.
  • a fluid is characterized by the fact that the enzymatic activity of the mycelium has caused, among other things, a partial hydrolysis of the proteins and thus a sensory change.
  • the two fermentation objects or objects produced specifically for this purpose can again be subjected to a partial or complete destructuring step after the fermentation.
  • a rather coarsely comminuted object can represent the basic mass for a meat paddy
  • a more finely comminuted object as well as a more or very coarsely comminuted object can serve as a mass for a subsequent wet extrusion in a wide temperature range.
  • a method for producing a structured body, which is permeated, solid and fermented with unfilled cavities for the purpose of and during fermentation, is conceivable, which is gebil det on the basis of modulatable masses, wherein
  • the substrate phase can be applied by a directional or non-directional 3D extrusion.
  • the partially or completely contiguous, filament-like fermentation which forms network structures caused by fungal growth, comprises one or more fungal cultures and a volume fraction of the volume of the unfilled cavities of at least 0.1%.
  • the spores forming the mycelium are present in a mass and isotropically distributed in the typical cross section of the mesostructural elements formed therefrom, and / or (ii) are predominantly concentrated in the outer 40% (v / w) of the mesostructural elements, and / or (iii ) the distribution of the spores in the typical cross-section of the mesostructural elements formed has a gradient from the center to the location of maximum distance from the center or (iv) at least 95% can be found on the surface of the mesostructural elements.
  • the masses used have a lipid content of 0-70% (w / w), a protein content measured as nitrogen of 0-50% (w / w) and a carbohydrate content of 0-80% (w / w) as well as other ingredients.
  • 5 shows an extrusion device with different extrusion nozzles and a motor-driven, rotating knife connected downstream in the conveying direction of the extruded strands; 6 shows a chaotic pile of extruded strands of material;
  • FIG. 9 shows the representation of a matrix body made of extruded strands of material arranged at right angles in different planes to one another, in a side view;
  • FIG. 10 shows the embodiment shown in FIG. 9 in plan view
  • 1 1 shows a further embodiment in which the material strands are arranged at angles to one another;
  • FIG. 12 shows a representation similar to FIG. 9 on a larger scale, shown in perspective
  • the reference number 1 shows a part of an extruder which has several outlet nozzles, not shown in detail, from which, in the embodiment shown, a total of four product strands 2 emerge, which combine to form a chaotic pile 3 under the influence of gravity.
  • the product strands 2 can be subdivided in a time or volume-determined manner, in particular cut off, after which the pile 3 is transported away intermittently.
  • a nozzle 4 possibly movable by a motor, is shown, with several product strands 5 being arranged parallel and at a distance from one another.
  • the nozzle 4 discharges the product strand 6 at a right angle to the longitudinal axis of the product strands 5.
  • Several such layers of product strands 5, 6 can be arranged one above the other and / or next to one another and complement one another to form a body.
  • nozzles 7 are arranged parallel and at a distance from one another and are assigned to an extruder (not shown) from which product strands 8 emerge and are, for example, separated in a time or volume-controlled manner.
  • the product strands 8 can combine to form a chaotic pile 9 or else be combined in some other way to form a product body.
  • Fig. 4 shows a perforated plate 10 which is assigned to an extruder, not shown.
  • the perforated plate 10 has outlet openings 11 different in diameter, from which product strands emerge.
  • part of an extruder is shown at 12, which has nozzles 13 of the same or different diameters, from which product strands emerge. Downstream in the conveying direction is a rotating knife 14 which divides the product strands. These can then be transported away individually or joined together to form a body at any angle.
  • FIG. 12 shows a product 15 which consists of several layers of product strands arranged one above the other.
  • a mushroom mycelium 16 grows between the cavities.
  • this is the case only shown in two places.
  • the corresponding fungus grows in the various cavities of the product body 15.
  • FIG. 6 shows a further chaotic pile 17 composed of a practically endless strand
  • a pile 18 composed of divided product strands is shown in FIG. 7
  • the pile 19 consists of divided product strands.
  • Figures 9, 10 and 11 show various product bodies.
  • the product body 20 in FIG. 9 has a similar structure to the product body in FIG. 12 and consists of several layers of product strands each running at right angles with their longitudinal axes to one another, which also applies to the embodiment according to FIG. 10, while the embodiment according to FIG 11 the product body 21 consists of product strands 22 running at an acute angle to one another.
  • the angles can also differ from position to position.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Produkts aus einem oder mehreren biologischen Stoffen oder Mischungen derselben. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestelltes Produkt. Außerdem betrifft die Erfindung die Verwendung eines derartigen Produkts.

Description

Verfahren zum Herstellen eines Produkts aus einem oder mehreren biologischen Stoffen oder Mischungen derselben, ein nach diesem Verfahren hergestelltes Produkt und Verwendung eines derartigen
Produkts
Beschreibung
Gattung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Produkts aus einem oder mehreren biologischen Stoffen oder Mischungen derselben.
Des Weiteren betrifft die Erfindung ein nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestelltes Produkt.
Außerdem betrifft die Erfindung die Verwendung eines derartigen Produkts.
Stand der Technik
Es ist bekannt, strukturierte, vegetarische oder vegane fleischartige Produkte im Extrusionsverfahren herzustellen, wobei eine hinsichtlich ihrer Zusammensetzung isotope Masse durch hohe Temperaturen und Scherkräfte bearbeitet und aufgeschlossen wird, um anschließend bei sinkenden Temperaturen durch einen von außen nach innen gerichteten Schergradienten und daraus resultierender Verschiebung der verschiedenen Ebenen des Extrusionskörpers gegeneinander strukturiert zu werden. Bekannt sind beispielsweise solche Produkte unter dem Namen„Beyond Meat“. Nachteilig bei solchen Extrusionsverfahren ist die hohe thermische Belastung der herzustellenden Produkte. Die Zusammensetzung der Produkte ist oftmals definiert durch die gewünschte Produktstruktur. Anpassungen an der Rezeptur, die beispielsweise meistens Soja, Weizen oder Erbsenprotein mit unterschiedlichen Hydro- kolloidmischungen und Aromastoffen beinhalten, zwingen zu umfangreichen und teuren Versuchen zur optimalen Prozess- und Produktgestaltung [1].
Bekannt ist es in diesem Zusammenhang, derartige Produkte aus getrockneten Isolaten oder Hochkonzentraten herzustellen, was bezogen auf den Prozess einen hohen Energieeinträg erfordert. Außerdem gelten Kochextrusionsprozesse aufgrund der hohen Drücke und Temperaturen nicht als produktschonend und sie können somit beispielsweise in der Schweiz nicht für die Herstellung von Bio-Produkten genutzt werden [2].
Teilweise werden auch solche Produkte als Fleischersatz bezeichnet oder aufgefasst, die lediglich einen Prozess durchlaufen haben, bei dem ein - meistens pflanzliches - Fluid aggregiert und dadurch aufkonzentriert und im Anschluss daran verfes- tigt wird. Ein Beispiel dafür ist Tofu. Nachteilig daran ist, dass sich die Strukturierung des Produkts aus dem zufälligen inneren Gefüge der unlöslich gemachten Inhaltsstoffe des Fluids ergibt, wobei die Struktur als isotrop bezeichnet werden muss. Die Festigkeit des Produkts ergibt sich indirekt aus der beim Pressen des ausgefällten Materials einzustellenden Trockenmasse. Prinzipiell werden zur Strukturierung lösliche Proteine verwendet, die unlöslich gemacht werden. Alle weitere Inhaltsstoffe, wie Kohlenhydrate, Fasern oder unlösliche Proteine, werden in der Regel nicht verwendet, so dass ein Nebenstrom anfällt [3].
Natürlich fermentierte Produkte auf der Basis von eiweißreichen Hülsenfrüchten sind ein weiteres Beispiel für Produkte, die als Fleischersatz bezeichnet oder aufgefasst werden. Bei sojabasiertem Tempeh wird das Myzel-Wachstum des Schimmelpilzes Rhizopus oligosporus verwendet, um die beimpften Sojabohnen zu der für das Produkt typischen Struktur zu führen. Die Strukturierung des Produkts ergibt sich aus dem zufälligen Gefüge der per Pilzmyzel miteinander verbundenen Substratelemente. Kennzeichnend bei Tempeh ist, dass vor allem das Wachstum des Myzels in den Räumen zwischen den Sojabohnen stattfindet. Nachteilig im Vergleich zu vielen anderen Produkten ist, dass die unzerkleinerte oder in manchen Fällen teilzerkleinerte, aber hinsichtlich Zusammensetzung eher komplette Sojabohne eingesetzt wird, wobei die Produkte in der Regel sensorisch eine sehr typische„Sojanote“ aufweisen [4]. Die Festigkeit des Produkts resultiert in erster Linie aus der vergleichsweise hohen Trockenmasse der Sojabohne, die Textur geht vorrangig auf die Textureigenschaften der Sojabohne oder deren Bruchstücken („Nibs“) zurück. Die Kavitäten, in denen der Pilz wachsen kann, sind definiert aus dem zufälligen Gefüge sowie der Form der Sojabohnen und können bei Tempeh kaum beeinflusst werden. Die Fermentation erfordert zudem eine längere Quellphase der Sojabohnen. In der Literatur gibt es auch Hinweise auf ein Okara-basiertes Tempeh, allerdings wird hier die komplette Masse ohne gesondertes Augenmerk auf die Strukturierung und Kombination von Strukturierungsebenen fermentiert [5].
Bekannt ist auch ein Produkt unter dem Namen Tempeh, worunter man üblicherweise eine Fermentation mit Rhizopus oligosporus versteht, ein Schimmelpilz, der in Asien typischerweise eingesetzt wird, um eingeweichte Sojabohnen zu fermentieren. Es ist auch bekannt diesen Begriff etwas weiter zu fassen, wonach für Tempeh neben Sojabohnen auch die Fermentation von Getreide oder anderen Nebenprodukten der Lebensmittelverarbeitung verstanden wird. Bekannt ist ein Prozess, bei dem die Sojabohne zunächst gereinigt, anschließend für 5 - 10 Minuten gekocht, anschließend 15 - 17 Stunden gequollen, anschließend enthüllt, gewaschen und abgetropft werden, wonach Inokulation mit Rhizopus oligosporus zugesetzt wird, woran sich eine Fermentation von 35 - 37 Stunden anschließt, um das fertige Tempeh zu erzeugen. Nachteilig in Bezug auf das Herstellungsverfahren des Produktes ist zunächst zu nennen, dass die Handlungsfreiheit hinsichtlich der Produktzusammenset- zung eingeschränkt ist. Im Mund wirkt das Produkt kompakt und muss deshalb durch weitere Prozessschritte verarbeitet werden, um das Mundgefühl, beispielsweise ähnlich eines von Fleischpatties, zu erzielen. Nachteilig ist auch, dass das Produkt wenig saftig ist. Ein weiterer Nachteil besteht darin, dass aufgrund oberflächlicher Fermen tation (der Pilzmyzel penetriert nur die äußerste, oberflächliche Schicht der Sojabohnen) die im Substrat vorhandenen antinutritiven Stoffe nur teilweise enzymatisch abgebaut werden können, so dass die Verdaubarkeit des Produkts nicht vorteilhaft beeinflusst werden kann [6]
Aufgabe
Der Erfindung liegt zunächst die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Herstellen eines Produktes aus einem oder mehreren biologischen Stoffen mit unterschiedlich zusammengesetzter Trockenmasse, insbesondere eine Food-/Pharma-/Kosmetik- Produkt zu schaffen, das im Vergleich zu herkömmlichen Produkten hinsichtlich seiner sensorischen Eigenschaften wie Textur und Mundgefühl je nach Anwendungsgebiet des Produktes einstellbar sein soll.
Des Weiteren liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein durch das erfindungsgemäße Verfahren hergestelltes Produkt bereitzustellen, das sich vielfältig, beispielsweise auf dem Gebiet der Nahrungsmittel oder der Kosmetikartikel oder der Pharmaindustrie, hier insbesondere für Medizinprodukte, verwenden lässt. Schließlich liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestelltes Produkt vielfältig, zum Beispiel als Fleischersatz oder als strukturierte Elemente in Suppen, Currys und anderen Soßen oder als Ersatz für Frischkäseprodukte oder als Matrix zur Absorption und Abgabe von Wirkstoffen im Körper oder auf der Haut zu verwenden.
Lösung der Aufgabe betreffend das Verfahren
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zum Herstellen eines Produkts aus einem oder mehreren biologischen Stoffen oder Mischungen desselben, die, ggf. nach dem Reinigen, nach Einstellung der Trockenmasse, ggf. anschließendem thermischen Behandeln wie beispielsweise Kochen sowie Zerkleinern und ggf. weiterem Vorprozessieren zur Veränderung der Materialeigenschaften und/oder der ernährungsphysiologischen Eigenschaften des Ausgangsstoffes, extrudiert werden, und durch den Extrudiervorgang eines Strangs oder von Strängen zu einer Ausgangsmatrix angeordnet werden, die ganz oder teilweise nach außen offene Kanäle, Poren oder Hohlräume aufweist, in denen oder zwischen denen ein oder mehrere Pilz/Pilze und ggf. weitere fermentierende Mikroorganismen wachsen, die vor, wäh rend oder nach dem Extrusionsvorgang in oder auf die Ausgangsmatrix in Form der vegetativen oder Dauerform ein- bzw. aufgebracht werden und sich besagter/besagte Pilz/Pilze mit der Ausgangsmatrix vernetzt/vernetzen und/oder in diese einwach- sen während die besagte Ausgangsmatrix einem Fermentationsverfahren oder Co- Fermentationsverfahren unterzogen wird und durch das Vernetzen und/oder Einwachsen des Pilzes/der Pilze die Textur und/oder die Festigkeit des Produkts maßgeblich geprägt und/oder mitgeprägt wird und dass das aus der Ausgangsmatrix hergestellte Produkt anschließend, bei Bedarf in vorbestimmten Dimensionen zerteilt, verpackt und weiteren Verwendungszwecken zugeführt wird, gelöst.
Der zerkleinerte Ausgangsstoff, das Substrat für die Fermentation, ist besser interpenetrierbar von Pilzen und/oder Mikroorganismen als beispielsweise eine Sojabohne bei der Tempeh-Fermentation, da prozessbedingt destrukturiert. Die Durchdringungstiefe kann über die Strangdicke gesteuert werden. Während bei der Tempeh- Herstellung die Bohne oder Bohnenstücke das produktaufbauende Elemente darstellen, erfolgt die Erzeugung dieser Elemente im neuen Prozess per Extrusion des Ausgangsstoffes durch eine/mehrere Düsen. Das Verhältnis des Volumens an Poren, Kanälen und Hohlräumen in der Ausgangsmatrix zum von Strängen und/oder Strangstücken gefüllten Volumen ist einstellbar, ebenso die Zusammensetzung der Ausgangsmatrix bzw. des Ausgangsstoffs (zum Beispiel ernährungsphysiologisch, geschmacklich optimiert oder an den Wünschen der Verbraucher orientiert), was die Textur des Produkts wesentlich mitprägt. Die Grenzfläche, die für die Fermentation und eine Vernetzung der Stränge miteinander zur Verfügung steht, kann eingestellt werden und somit die mechanischen Produkteigenschaften/Textur. Eine Vorprozes- sierung, beispielsweise durch eine vorgelagerte Extrusion, ist dazu geeignet, die me- chanischen und/oder Theologischen Eigenschaften des Ausgangsstoffes zu verändern, wie beispielsweise eine Erhöhung der Elastizität. In diesem Fall kann es sein, dass die Gesamtprodukttextur stärker von dieser Vorbehandlung geprägt wird, also durch die überlagerte Pilzfermentation, wobei allerdings der Betrag der Pilzfermentation immer noch relevant ist, entweder für die Textureigenschaften und/oder für die geschmacklichen und/oder ernährungsphysiologischen Eigenschaften. Während das Pilzmyzel vor allem, aber nicht nur, für die Textureinstellung erwünscht ist, kann eine Co-Fermentation mit Mikroorganismen das Produkt vor allem, aber nicht nur, ernährungsphysiologisch und/oder geschmacklich modifizieren. Die Pilze bzw. deren Sporen/Dauerformen werden entweder den zu extrudierenden Ausgangsstoffen zugemischt oder auf diese nach dem Extrusionsvorgang aufgetragen. Gleiches gilt für weitere Mikroorganismen, die vor allem in oder auf der Ausgangsmatrix wachsen und ggf. Ausscheidungsprodukte in ungefüllte Räume ausscheiden, während die Pilze entweder in die Ausgangsmatrix ein- oder auf ihr wachsen, oder aus ihr heraus, aber auch zwischen den Strängen der Äusgangsmatrix den ungefüllten Raum durchwachsen und damit eine weitere strukturierende Komponente für das Produkt erzeugen. Der gesamte technologische Ansatz ist grundsätzlich auf jeden denkbaren Ausgangsstoff anwendbar, sofern dieser mindestens einem der aufgeführten Pilze ein Wachstum erlaubt und zu einer Matrix mit Kanälen, Poren und/oder Hohlräumen angeordnet werden kann. Ein erheblicher Vorteil des Verfahrens liegt auch darin, dass zur Erzeugung einer fleischähnlichen Struktur/Textur in einer minimalen Ausführung lediglich ein Ausgangsstoff wie beispielsweise Okara sowie ein Pilz bzw. Pilzsporen benötigt werden, was im deutlichen Kontrast zu anderen Fleischalternativen steht, die meist aus einer Vielzahl an Zutaten, unter anderem Verdickungsmittel, Stabilisatoren und ähnlichem, aufgebaut sind.
Weitere erfinderische Ausgestaltungen
Patentanspruch 2 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung eines strukturierten Körpers, der mit ungefüllten Kavitäten (offene Kanäle, Poren oder Hohlräume) durchzogen, fest und fermentiert ist, und gebildet auf der Basis von modulierbaren Massen (gleichbedeutend mit Ausgangsstoff), wobei
(a) mindestens eine, den Körper aufbauende, rheologisch und textureil einstellbare, modulierbare Masse eine gerichtete oder ungerichtete, hinsichtlich Anordnung in weiten Bereichen frei einstellbare Mesostruktur (gleichbedeutend mit Ausgangsmatrix) bildet, die das Substrat (gleichbedeutend mit Ausgangsmatrix) sowie die Kavitäten (gleichbedeutend mit Poren, Kanäle, Hohlräume) für eine oder mehrere Fermentationen und eine für die Gesamttextur mitentscheidende Grundstruktur (gleichbedeutend mit Ausgangsmatrix) bildet;
(b) durch die Einführung mindestens einer Co- und/oder überlagerten Mikrostruktur (gleichbedeutend mit Pilzmyzel oder Netzwerkstruktur), induziert durch eine oder mehrere Fermentationen, derart, dass teilweise oder komplett zusammenhängende, filamentartige, durch Pilzwachstum verursachte Netzwerkstrukturen (gleichbedeutend mit Mikroebene) in, auf und zwischen den Mesostrukturelementen (gleichbedeutend mit extrudierten Strängen oder Strangstücken) erzeugt werden;
durch Wahl des Volumenanteils ungefüllter Hohlräume, Kanäle oder Poren, Kompartimente am Gesamtobjekt, durch Wahl deren Anordnung sowie durch Wahl des Verhältnisses zwischen Mesostrukturoberfläche und Mesostrukturvolumen das Wachstum des Myzels insgesamt sowie die Durchdringung und Richtung der Mesostruktur mit Myzel und somit in ihrer Gesamtheit die Netzwerkstrukturen einstellbar sind und (d) die Gesamtheit der Strukturierungselemente auf Mikro- und Mesoebene im Zusammenspiel eine einstellbare (i) Verfestigung, (ii) rheologische Eigenschaften und (iii) sensorisch relevante Texturierung bewirken.
Patentanspruch 3 ist dadurch gekennzeichnet, dass die biologischen Stoffe oder Mischungen dieser, ggf. auch mit Zusätzen weiterer Stoffe, solche Stoffe umfassen, die dem/den Pilz/Pilzen bzw. deren Sporen/Dauerformen und ggf. dem/den Mikroorganismus/Mikroorganismen bzw. deren Dauerformen aufgrund der stofflichen Zusammensetzung sowie des eingestellten Trockenmassegehalts und/oder weiterer geeigneter Behandlungsschritte ein erwünschtes Auskeimen und/oder Wachstum und/oder metabolische Aktivität erlauben und/oder fördern, wie beispielsweise biologische Stoffe, oder Mischungen dieser, mit erhöhtem Proteingehalt in der Trockenmasse, wie beispielsweise Erbsen, Soja, Quinoa, Kichererbsen, Tofu, Seitan, Gluten, Frischkäsemassen, Schmelzkäsemassen, Ricotta und/oder mit erhöhtem Fasergehalt in der Trockenmasse, wie beispielsweise Okara, Treber, Vollkorngetreidepro- dukten, weitgehend unlösliche Reststoffe aus der Fet Proteinextraktion und/oder erhöhtem Fettgehalt in der Trockenmasse, wie beispielsweise Mandeln, Cashew, Soja und/oder hohem Kohlenhydratgehalt in der Trockenmasse, wie beispielsweise Weizen oder andere Cerealien oder Pseudo-Cerealien und/oder Hydrokolloid-basiert wie beispielsweise Gele basierend auf Gelatine, Pektin, Stärke, ggf. mit weiteren Zusätzen und/oder Pasten-basiert wie beispielsweise Pasten auf Basis konzentrierter Dispersionen beliebiger Pulver oder Pulvermischungen wie beispielsweise Milchprotein, Molkenproteinisolat oder pflanzliche Proteinkonzentrate oder -isolate, ggf. mit weiteren Zusätzen und/oder bereits fermentiertes, anschließend wieder zerkleinertes Material, wobei jeweils die Einstellung des Wassergehalts derart erfolgt, dass die Stoffe eine Fließgrenze aufweisen oder dass die Fließgrenze thermisch induziert wird, beispielsweise im Form von thermoreversibler Gelierung. Grundsätzlich sind alle Materialien/Stoffe denkbar, die es erlauben, dass mindestens der eingesetzte Pilz derartige Wachstumsbedingungen vorfindet, dass er wächst und damit ein Myzel bildet. Die Trockenmassen können höchst unterschiedlich sein, bei Hydrokolloiden können gelartige Strukturen bereits mit einer Trockenmasse unter einem Massenprozent gebildet werden, bei manchen sehr ölhaltigen Samen können auch Trockenmassen von sogar über 60 Gewichtsprozent sinnvoll zu einer Ausgangsmatrix extrudiert werden. Die Ausgangsstoffe können beispielsweise intakte biologische Stoffe sein wie Samen, aber auch Zwischenprodukte eines Prozesses wie beispielsweise die noch formbare Tofu-Masse nach der Fällung oder Schmelzkäsemasse, als ein Ausgangsstoff, der aus einem fertigen Produkt erzeugt wird. Bei der Verfahrensweise nach Patentanspruch 4 wird das Wachstum und/oder die metabolische Aktivität des/der in den Poren, Kanälen oder Hohlräumen der Ausgangsmatrix wachsenden Pilzes/Pilze und/oder der in, auf oder zwischen dem Strang/den Strängen/den Strangstücken wachsenden oder metabolisch aktiven Mikroorganismen thermisch und/oder durch Begasen mit beispielsweise CO2, N2 oder Mischungen daraus und/oder durch Veränderung der Fermentationsbedingungen wie die relative Luftfeuchte und/oder Temperatur und/oder durch Auffüllen der Poren, Kanäle, Hohlräume und/oder durch eine Hochdruckbehandlung und/oder durch Kühlen und/oder durch Gefrieren und/oder durch andere geeignete Methoden, während oder nach der Fermentation gesteuert und/oder teilweise oder vollständig beendet. Dadurch lassen sich vorteilhafte bzw. stabile oder weitestgehend stabile Textur oder ein vorteilhaftes bzw. stabiles oder weitestgehend stabiles Aroma/Aromaprofil durch eine solche Maßnahme erzielen bzw. weitergehende Verände- rungsv rgänge verlangsamen, anpassen oder komplett eliminieren. Die Ausbildung erwünschter Aromen und/oder Texturen kann so induziert bzw. die Entwicklung unerwünschter Aromen und/oder Texturveränderung verlangsamt oder komplett eliminiert werden.
Gemäß Patentanspruch 5 wird bei verzehrbaren Produkten der Geschmack und/oder die Textur über den/die in den Poren, Kanälen und/oder Hohlräumen gewachsenen Pilz/gewachsene Pilze und/oder durch weitere, in den Poren, Kanälen, Hohlräumen und/oder in den Ausgangsstoff/die Ausgangsstoffe eingebrachte Mikroorganismen und/oder durch die Dauer und/oder den Temperaturverlauf des Fermentationsvorgangs und/oder durch die Einstellung des Wassergehalts des Produkts während oder nach der Fermentation und/oder durch die Zusammensetzung des biologischen Ausgangstoffs und/oder durch den Volumenanteil an Poren, Kanälen, Hohlräumen in der Ausgangsmatrix und/oder durch die Anordnung der Poren, Kanäle, Hohlräume und/oder durch die Quantität der Grenzfläche zwischen der Gesamtheit der Strängen und der Gesamtheit der Poren, Kanäle, Hohlräume und/oder durch den/die Durchmesser der Stränge und/oder durch Gasaustausch mit der Umgebung und/oder durch eine die Rheologie des Ausgangsstoffs einstellende prozesstechnische Vorbehandlung gesteuert. Die Textur und/oder das Aroma kann durch das Zusammenwirken verschiedener Faktoren variabel eingestellt werden, wobei mit dem gleichen prinzipiellen Ansatz entweder verschiedene Textur- und/oder Sensorikmerkmale erzielbar sind oder es können verschiedene Ausgangsmaterialien zu Produkten mit ähnlichen sensorischen und/oder Textur-Merkmalen verarbeitet werden.
Die Verfahrensweise nach Patentanspruch 6 ist dadurch gekennzeichnet, dass der Wassergehalt der Ausgangsmatrix während oder nach dem Fermentationsvorgang verändert wird. Die Textureigenschaften des Produkts können während oder nach der Fermentation gesteuert oder mitgesteuert werden, ebenso das Wachstum und/oder die metabolische Aktivität der Pilze und/oder Mikroorganismen. Die Fermentation und/oder nachgelagerte verändernde Prozesse können gesteuert werden.
Gemäß Patentanspruch 7 ist das Verfahren dadurch gekennzeichnet, dass durch den Extrudiervorgang gleichzeitig und/oder in parallelen und/oder folgenden Extrudierverfahrensschritten ein Körper als Ausgangsmatrix hergestellt wird, der aus mehreren über- und/oder neben- und/oder hintereinander anliegenden extrudierten Strängen besteht, die sich materialmäßig oder funktionell einstückig an ihren einander liegenden Oberflächen verbinden und zwischen sich Hohlräume, Kanäle oder Poren bilden, in denen der/die Pilz/Pilze sich anordnet/anordnen. Die punktuellen Kontaktflächen sorgen dafür, dass für die Fermentation eine möglichst große Oberfläche vorliegt, über die eine Vernetzung zwischen den Strängen stattfinden kann. Zudem erlaubt das Netzwerk an Hohlräumen, Kanälen und Poren einen Gasaustausch mit der Umgebung, so dass unter anderem auch dem Pilz/den Pilzen Sauerstoff zugänglich gemacht wird. Durch prozesstechnische Maßnahmen ist die Anordnung der Stränge und/oder Strangstücke steuerbar, das heißt die Eigenschaften des Produkts wie beispielsweise die Textur kann darüber mitgesteuert werden. Das in den Hohlräumen, Kanälen und Poren wachsende Pilzmyzel sorgt für die Entstehung einer oder einer zusätzlichen elastischen Produktkomponente sowie je nach Produkt und Ausprägung für einen Bisswiderstand und/oder das Wahrnehmen von elastischen Komponenten in der Produktmasse beim Kauen. Eine weitere vorteilhafte Verfahrensweise beschreibt Patentanspruch 8, bei welcher der biologische Ausgangsstoff oder die biologischen Ausgangsstoffe während des Extrudiervorganges in Form eines Endlosstrangs anschließend auf vorbestimmte Größe/Größen zerkleinert wird. Im Vergleich zu einer örtlich vorbestimmten Ablage der Stränge kann eine zufällige Anordnung von Strangstücken, die wie vorbeschrieben hergestellt werden, zu bestimmten Texturen führen, mit dem Vorteil einer höheren Produktionsgeschwindigkeit und niedrigerer Produktionskosten. Durch die Wahl der durchschnittlichen Länge der Strangstücke kann der mittlere Durchmesser der Poren, Kanäle und Hohlräume gesteuert werden, was die Textur des Produkts verändert. Durch unterschiedlich lange und/oder dicke Stränge kann auch der Packungsgrad der Ausgangsmatrix eingestellt werden.
Gemäß Patentanspruch 9 kann das Wachstum und/oder die metabolische Aktivität des Pilzes/der Pilze nach einer für den jeweiligen Ausgangsstoff vorgesehenen Zeitspanne unterbrochen und/oder verändert und/oder gesteuert werden. Aufgrund der umfangreichen Hohlräume können Fluide auch über Kapillarkräfte gebunden werden, so dass beispielsweise Marinaden das Produkt problemlos interpenetrieren können, so dass die Einstellung eines Geschmacks schnell und einfach erfolgt. Das Verfahren nach Patentanspruch 10 ist dadurch gekennzeichnet, dass die vom Pilz/von den Pilzen nicht ausgefüllten Poren, Kanäle oder Hohlräume während oder nach dem Fermentationsvorgang mit Geschmacksstoffen und/oder Vitaminen und/oder Antioxidantien ganz oder teilweise aufgefüllt werden.
Die von den Pilzen/vom Pilz nicht ausgefüllten Poren, Kanäle oder Hohlräume werden während oder nach dem Fermentationsvorgang mit Medikamenten und/oder Wundheilmittel, zum Beispiel Heilsalbe, Antibiotika, Brandsalbe und/oder dergleichen ganz oder teilweise aufgefüllt oder versehen.
Eine weitere vorteilhafte Verfahrensweise beschreibt Patentanspruch 11, bei welcher die Ausgangsmatrix aus dem Ausgangsstoff Okara wie folgt hergestellt wird:
- Schritt 1 : als Rohmaterial wird Okara mit einem Trockengehalt von 15 bis 25 [% Gewichtsanteil] verwendet, so wie es bei der Sojamilch- und Tofuherstellung anfällt;
- Schritt 2: das Ökara wird unter konstantem Rühren auf 95+/-1 [°C] erhitzt und dort für 60+/-1 [Minuten] gehalten. Anschließend wird die Masse weiter gerührt und auf 40+/-1 [°C] abgekühlt;
- Schritt 3: der pH der Okaramasse wird mittels Addition von Milchsäure (80 [%, Gewichtsanteil]) auf 5.2+/-0.1 eingestellt;
- Schritt 4: das behandelte Okara wird durch ein Filtertuch mit einer Maschengröße von 0.5 [Millimeter] gepresst, um ein Trockengehalt von 25+/-0.5 [%, Gewichtsanteil] zu erhalten; - Schritt 5: die Masse wird in Pacojetbehälter umgefüllt und bei -22 bis -25 [°C] eingefroren; die gefrorene Masse wird mit dem Pacojet PJ2E (Pacojet AG, Zug, Switzer- land) unter Verwendung des„Standard“ Pacossier-Flügel und des Spritzschutzes mit Vorabstreifer zerkleinert; dabei wird die Partikelgröße auf ein D90 von 600 bis 800 [Mikrometer], reduziert; die Partikelgrößenmessung erfolgt in einem Beckmann Coul- ter Counter LS 13320, mit Wassermodul bei 20+/-1 [°C];
- Schritt 6: pro 1500+/-10 [g] Okaramasse werden 10+/-0.1 [g] Rhizopus oligosporus Starterkultur (Makrobiotik Hohrenk, Deutschland) hinzugefügt;
- Schritt 7; die Masse wird in einem Kennwood Major Swiss Edition Mixer während 5 [Minuten] auf Stufe 5 gemixt, und anschließend in einen sterilen Plastikbeutel mit einer Schichtdicke von 25 [mm] umgefüllt, auf einen Druck von 200 [mBar] vakuumiert und auf eine Temperatur von 20+/-1 [°C] gebracht;
- Schritt 8: die Masse wird durch eine aufgeschnittene Ecke des Plastikbeutels möglichst luftfrei in rohrförmige Extrusionskartuschen umgefüllt;
- Schritt 9: die umgefüNte Okaramasse (auch als Substrat bezeichnet) wird bei 20+/- 1 [°C] gehalten und ist bereit für die Extrusion;
- Schritt 10: anschließend wird die Masse durch eine 1.8 [Millimeter] Düse extrudiert, und damit schichtweise auf einer Glas-, Stahl- oder Plastikplatte ein durch ein CAD- Programm definiertes Objekt aufgebaut; der Prozess verläuft analog zu dem Fused- Deposition-Modeling Verfahren beim 3D-Druck, dabei werden zweidimensionale Schichten aufeinander aufgebaut, um dreidimensionale Objekte zu generieren; dies geschieht bei einer Umgebungstemperatur von 20+/-1 [°C] und einer Luftfeuchtigkeit von 85 [%];
- Schritt 11 : die generierten Objekte werden in einen Inkubator (Binder APT.Iine™, mit Mikroprozessorprogramm RD3, Binder GmbH, Deutschland) transferiert und für 48+/-2 [Stunden] bei 25+/-1 [°C] und 85 [%] Luftfeuchtigkeit fermentiert. Die Objekte werden während der Fermentation mit Backtrennpapier (Typ irrelevant) abgedeckt;
- Schritt 12: nach der Fermentation werden die Objekte in sterile Plastiksäcke transferiert und bei 200 [mBar] vakuumiert;
- Schritt 13: die befüllten und vakuumierten Beutel werden auf -17 bis -19 [°C] schockgefroren, und bei dieser Temperatur bis zur Verwendung gelagert.
Rhizopus oligosporus gilt auf Soja-Basis als sicherer Keim, so dass in Europa keine Zulassungsprobleme im Sinne der Novel Food Verordnung zu erwarten sind. Für Okara besteht momentan keine sinnvolle Verwendung, so dass geschätzt jährlich 3 Mio. Tonnen Okara weltweit der Tierfütterung oder Biovergasung zugeführt wird. Okara gilt als ernährungsphysiologisch günstig, da es einen hohen Gehalt an Fasern aufweist.
Bei dem im Patentanspruch 12 beschriebenen Verfahren werden die extrudierten Stränge in vorbestimmte Größen in einem nachgeschalteten Verfahren, beispielweise durch ein rotierendes Messer, nach dem Strangaustritt zerteilt. Patentanspruch 13 beschreibt ein Verfahren, bei welchem die mit Pilzmyzel/Pilzmyzelien nach der Fermentation durchdrungenen, vormals leeren Poren, Kanäle oder Hohlräume teilweise oder vollständig mit einem fließfähigen und/oder sich teilweise oder vollständig verfestigenden Material versehen werden, wobei die Verfestigung über eine zusätzliche Fermentation mithilfe eines weiteren bioaktiven Organismus, enzymatisch, über thermoreversible Mechanismen, ionisch induziert, durch Erhitzen oder durch andere Verfahren, vorgenommen wird. Durch die Verfüllung können die sensorische Wahrnehmung bzw. die Textur nochmals modifiziert werden, ebenso ist denkbar, dass vor allem die Saftigkeit verbessert wird, was beispielsweise bei der Herstellung von fleischähnlichen Produkten von großem Vorteil ist. Zudem können für einen Ersteindruck prädestinierte Aromamerkmale deutlich betont werden, wenn sie aus der Verfüllung einfacher austreten können als aus der fermentierten Ausgangsmatrix. Weiterhin können auch Substanzen, Aromen oder Stoffe dem Produkt zugesetzt werden, die das Wachstum des Pilzes oder der Pilze bei Anwesenheit während des Fermentationsprozesses verändern können. Auf der anderen Seite kann somit auch indirekt auf die Fermentation gesteuert werden.
Die extrudierten Stränge können im Verhältnis Düsendurchmesser zu Durchmesser/ Äquivalenzdurchmesser der in der Masse enthaltenen Partikel oder Strukturen von kleiner 1.5, bevorzugt kleiner 2, insbesondere kleiner 5, weiterhin bevorzugt kleiner 10, betragen. Beim Extrusionsvorgang sollte sichergestellt werden, dass die Düsen nicht verblocken. Je nach Material und Theologischen sowie Formeigenschaften der Partikel oder Strukturen ist das genannte untere kritische Verhältnis unterschiedlich.
Der Ausgangsstoff für die Ausgangsmatrix wird mittels Extrusions-, Co-Extrusions- oder Multi-Extrusionsverfahren zu einem Produktstrang und/oder Produktsträngen und/oder Produktstrangstücken extrudiert, wobei der Produktstrang anschließend als Endlosstrang erhalten bleibt oder in Einzelstücke zerfällt und/oder zerteilt wird und die Temperatur des Produktstrangs und/oder der Produktstränge und/oder der Produktstrangstücke unmittelbar beim Düsen- oder Lochplattenaustritt 2 bis 99.5 [°C], bevorzugt 5 bis 99 [°C], bevorzugter 7 bis 80 [°C], bevorzugter 10 bis 70 [°C], bevorzugter 12 bis 60 [°C], bevorzugter 12 bis 45 [°C], am bevorzugtesten 15 bis 25 [°C] beträgt - Patentanspruch 14. Das Zerteilen hat den Vorteil, dass im Falle eines zufälligen Haufwerks sich das Volumenverhältniss zwischen Kanälen/Hohlräumen und extrudierten Strängen verändern lässt sowie der mittlere Durchmesser der Kanäle/Hohlräume. Je nach Ausgangsstoff, vor allem gewählter Trockenmasse, kann der extrudierte Strang aber bereits selbsttätig nach dem Austritt zerfallen oder kann beim definierten Extrudieren durch Theologische Effekte während des Ablegens des Strangs zufällig erfolgen. Co- oder Multi-Extrusionsverfahren bieten den Vorteil, dass die Theologischen Eigenschaften und die Funktionalität der Stränge verändert werden können. Beispielsweise können wachstumsfördernde und wachstumshemmende Ausgangsstoffe kombiniert werden, um so das Wachstum der Pilze und/oder Mikroorganismen und somit die gesamte Aromabildung wie auch Texturbildung zu steu- ern. Auch können sensorisch eher problematische Ausgangsstoffe als innere Masse in einem Co-extrudierten Strang eher versteckt werden, während die äußere Masse eher betonend wirkt. Gleiches gälte für die optische Gestaltung des Produkts. Im Falle einer Multi-Extrusion könnten verschiedene Ausgangsstoffe in einem Produkt kombiniert werden, ohne sie vorher mischen zu müssen, was die Textur des Produkts vorteilhaft beeinflussen kann. Ebenfalls positiv kann eine vorgelagerte Erhitzung mit oder ohne mechanischen Energieeintrag sein, um die Theologischen Eigenschaften wie die Elastizität prozesstechnisch einzustellen.
Vorteilhafterweise ist die Düse oder sind die Düsen und die Auflage, auf der der/die aus der Düse oder den Düsen ausgebrachte/n Ausgangsstoff/Ausgangsstoffe ausgebracht wird, relativ zueinander beweglich, so dass eine entweder chaotische, ein zufälliges Haufwerk formende oder eine vorbestimmte Verteilung der ausgebrachten Matrixstränge in vorbestimmten Winkelzuordnungen zueinander vorgenommen wird - Patentanspruch 15. Das erste Verfahren ist schnell und günstig, aber erlaubt keine definierte Anordnung der Stränge, so dass Struktur/Textureigenschaften in vergleichsweise eher engeren Grenzen eingestellt werden können. Das zweite Verfahren ist wesentlich langsamer, erlaubt aber hinsichtlich Anordnung der Stränge und damit Texturgebung eine große Breite. Das zweite Verfahren ist dann besonders vorteilhaft, wenn in einem Produkt räumlich aufgelöst unterschiedliche Texturen und/oder Aromawahrnehmungen erzeugt werden sollen, das heißt wenn anisotrope Verteilungen von Ausgangsstoff oder mehreren Ausgangsstoffen notwendig oder erwünscht sind. Das erste Verfahren ist eher auf zufällige Verteilungen von Produkt- strängen/-strangstücken ausgelegt und erlaubt nur sehr eingeschränkt anisotrope Strukturen.
Es kann durch Co-Extrudieren um ein mittiges Strangstück eine konzentrische Schicht extrudiert werden, die mindestens 80% der Sporen des Co-Extrudats enthält, wobei diese Schicht, bezogen auf den co-extrudierten Strang 25 bis 70%, bevorzugt 40 bis 60%, des Volumens des Querschnitts des Produktstranges oder Strangstückes darstellt. Ein solches Verfahren ist unter anderem besonders vorteilhaft, um entweder die benötigte Menge an Inokulationsmaterial reduzieren zu können oder im Falle einer Fermentation mit mehreren Pilzen und/oder Mikroorganismen diese zu Fermentationsbeginn räumlich voneinander getrennt vorliegen zu haben.
In Patentanspruch 16 ist ein Verfahren beschrieben, bei welchem der oder die extrudierten Stränge oder Strangstücke geschäumt sind mit Gaseinschlüssen, die verursacht sind durch ein Expandieren eines komprimierten Gases, beispielsweise CO2, N2O, O2 oder durch Gasbildung im Rahmen einer Fermentation, wie beispielsweise CO2, durch Aufschäumen des Materials vor dem Ausbringen in das Produkt, beispielsweise mit CO2, O2, N2, Luft oder durch eine chemische Reaktion, wie beispielsweise die eines Carbonats mit einer Säure oder durch das Expandieren von Wasser zu Wasserdampf innerhalb der Stränge oder Strangstücke. Dadurch ist eine kalorische Reduktion möglich, ebenfalls eine Veränderung der Textur, je nach Gas auch Förderung einer inneren Fermentation, die die Sensorik sowie die Textur verändern kann.
Der während der Fermentation erzeugte Sauerstoff wird der fermentierenden Ausgangsmatrix zugeführt. Da die meisten Pilze/Schimmelpilze Sauerstoff zum Wachsen benötigen, kann der Zugang von Sauerstoff wachstumsfördernd wirken.
Die biologischen Stoffe für die Ausgangsmatrix werden einer thermischen oder sonstigen Behandlung wie PEF oder Hochdruck unterworfen werden und die Gesamtkeimzahl, bezogen auf den Ausgangskeimgehalt, um 50 [%], bevorzugt um 90 [%], weiterhin bevorzugt 99 [%] oder 99,9 [%] oder 99,99 [%] oder 99,999 [%] reduziert wird. Hierdurch erfolgt eine Reduktion von wilden Fermentationen, zum Beispiel verbunden mit der Entwicklung von Fehlaromen. Außerdem lässt sich das Risiko des Wachstums von gegebenenfalls pathogenen Mikroorganismen verringern. Die Quellung des Materials als Vorbereitung für die Zerkleinerung verbessert die Extrudier- barkeit.
Bei der Verfahrensweise nach Patentanspruch 17 wird der Fermentationsvorgang des Produktes bei Temperaturen zwischen 10 und 50 [°C] durchgeführt wird, bevorzugt zwischen 12 und 45 [°C], weiterhin bevorzugt zwischen 15 und 35 [°C], weiter hin bevorzugt zwischen 15 und 32 [°C], insbesondere zwischen 18 und 28 [°C] und bei einigen Fermentationen die Temperatur während der Fermentation verändert wird. Das Wachstum der Mikroorganismen sowie Metabolismus kann über die Temperatur gesteuert werden. Bei einer Fermentation bestehend aus mehr als einem Organismus kann das relative Wachstum im Vergleich zueinander sowie die zeitliche Dominanz eines Organismus gesteuert werden, mit Auswirkungen auf Sensorik und Textur.
In Patentanspruch 18 ist ein Verfahren beschrieben, bei dem die Fermentation bei einer relativen Umgebungsfeuchte zwischen 30 und 100 [%] durchgeführt wird, bevorzugt zwischen 30 und 98 [%], insbesondere zwischen 40 und 95 [%], weiterhin bevorzugt zwischen 55 und 95 [%], zum Beispiel insbesondere zwischen 70 und 95 [%], bezogen auf die das Produkt umgebende Atmosphäre. Durch die Veränderung der Trockenmasse während der Fermentation wird das Wachstum des Pilzes/der Pilze und/oder der Mikroorganismen sowie die Mikrostruktur des Produkts vorteilhaft verändert. Beispielsweise wird das Produkt, je nach Ausgangsstoff aber unterschiedlich, im Falle einer Reduktion des Wassergehalts beim Garvorgang weniger weich werden bzw. bleibt bissfester.
Die Überströmgeschwindigkeit der das Produkt umgebenden Atmosphäre beträgt um das Produkt herum weniger als 50 [cm/s], bevorzugt weniger als 15 [cm/s], bevorzugter weniger als 5 [cm/s], noch bevorzugter weniger als 1 [cm/s], insbesondere weniger als 0.5 [cm/s], zum Beispiel weniger als 0.1 [cm/s]. Insbesondere bei Rhizopus oligosporus muss die Überströmung mit Luft/Gas vermieden werden, da sonst das Myzel beginnt zu sporulieren (Grau-/Schwarzfärbung des Produkts an der Oberfläche). Auf der anderen Seite kann durch die Überströmung mit Luft der Wasserentzug reguliert werden. Als Kompromiss kann die Ausgangsmatrix, ähnlich wie das bei der Tempeh-Herstellung gemacht wird, auch zur Fermentation in perforierte Beutel verpackt werden, allerdings dann zu Lasten des Wasseraustauschs mit der Umgebung.
Vorteilhafterweise stammen gemäß Patentanspruch 19 die für die Fermentation eingesetzten Pilze/Pilzsporen/Schimmelpilze/Schimmelpilzsporen aus der Gattung Rhizopus, beispielsweise Rhizopus oligosporus, Rhizopus stolonifer, Rhizopus oryzae, Rhizopus arrhizus und/oder aus der Gattung Actinomocur, beispielsweise Actinomocur elegans spp. meitauza und/oder aus der Gattung Aspergillus, beispielsweise Aspergillus oryzae und/oder aus der Gattung Penicillium, beispielsweise Penicillium candidum, Penicillium camemberti, Penicillium roqueforti, Penicillium glaucum, und/oder aus der Gattung Geotrichum, beispielsweise Geotrichum candidum, und/oder aus einer anderen Gattung, die geeignet ist, die Textur und/oder Sensorik des Produkts zu verändern, sowie die für die mikrobielle Fermentation oder Co- Fermentation eingesetzten Mikroorganismen aus der Gattung Bacillus, beispielsweise Bacillus subtilis spp. natto und/oder aus der Gattung Neurospora, beispielsweise Neurospora intermedia und/oder aus der Gattung Lactobacillus, beispielsweise Lactobacillus bulgaricus, Lactobacillus reuteri und/oder aus der Gattung Lactococcus, beispielsweise Lactococcus lactis und/oder aus der Gattung Propionibacterium, beispielsweise Propionibacterium freudenreichhii und/oder aus der Gattung Zymomo- nas, beispielsweise Zymomonas mobilis und/oder aus der Gattung Leuconostoc, beispielsweise Leuconostoc mesenteroides und/oder aus einer anderen Gattung, die geeignet ist, die Textur und/oder Sensorik des Produkts zu verändern. Je nach Mikroorganismus wird eine andere Sensorik und Textur des Produkts erzielt.
Gemäß Patentanspruch 20 erfolgt die Beimpfung/Inokulation der Ausgangsmatrix mit Pilzmyzel und/oder Pilzsporen und/oder Schimmelpilzmyzel und/oder Schimmelpilzsporen derart, dass sie beispielsweise dem Ausgangsstoff zugemischt sind und/oder auf die Ausgangsmatrix aufgesprüht werden und/oder das Produkt in und/oder mit einer Suspension genannten Pilzmyzels und/oder genannter Pilzsporen und/oder genannten Schimmelpilzmyzel und/oder genannter Schimmelpilzsporen getränkt wird. Die Bildung eines Pilzmyzels aus zerkleinerte Myzelstücken oder Pilzsporen sorgt für eine Vernetzung der Ausgangsmatrix. Die verschiedenen Varianten tragen dem Umstand Rechnung, dass bei manchen Extrusionstechniken das Inoku- lum später dem Produkt hinzugefügt werden muss, da es den Extrusionsvorgang nicht unbeschadet überstehen würde, beispielsweise bei der Anwendung höherer Temperaturen.
Die Fermentationsprodukte werden nach der Fermentation einer Destrukturierung unterworfen, wobei die während der Fermentation aus der fermentierten Ausgangsmatrix gebildeten Produkte durch Zerkleinern, Zerhäckseln oder Zerteilen in kleinere
Einheiten unterteilt werden. Das zerkleinerte Material kann als vorstrukturiertes Aus- gangsmaterial für weitere Produkte dienen, die übergeordnet strukturiert und auf neue Art zusammengefügt sowie miteinander vernetzt werden.
Nebenströme der Lebensmittelproduktion werden mit weitestgehend unlöslichen Bestandteilen wie Naturfasern und nicht wasserlöslichen Proteinen zur Herstellung der Ausgangsmatrix eingesetzt.
Die extrudierten Stränge weisen eine Ausgangsmatrix auf, die in einem orthogonal zu ihrer Längsachse geführten Schnitt unterschiedliche Durchmesser der verschiedenen Stränge aufweist. Die Stränge sind in Form eines Netzwerkes übereinander angeordnet und bilden zwischen sich Kanäle, Poren oder Hohlräume.
Bei der Verfahrensweise nach Patentanspruch 21 wird der Ausgangsstoff im Extrusionsprozess durch Düsen oder Öffnungen, wie beispielsweise in einer Lochplatte, mit einem lichten Durchmesser von 0.4 bis 9 [Millimeter], bevorzugt 0.5 bis 7 [Millimeter], bevorzugt 0.8 bis 5 [Millimeter], bevorzugt 1 bis 3.5 [Millimeter], nochmals bevorzugt zwischen 1 und 2.5 [Millimeter], insbesondere 1.1 bis 2 [Millimeter], hindurch gefördert, wobei die Durchmesser der Öffnungen im Falle paralleler oder konsekutiver Extrusionsvorgänge gleiche oder unterschiedliche Durchmesser aufweisen. Durch unterschiedliche Durchmesser der Stränge und als Konsequenz daraus aufgrund unterschiedlicher relativer Penetrationstiefe von Pilzen können die mechanischen Eigenschaften der fermentierten Produkte deutlich verändert werden. Bedingt durch die unterschiedlichen Strukturauflösungen induziert ein verändertes Destruktu- rierungsverhalten im Mund ebenfalls unterschiedliche Texturen. Ebenfalls geeignet, die Textur zu verändern, sind unterschiedlich dicke Produktstränge oder -strangstücke im gleichen Produkt im Falle des chaotischen Haufwerks, da die Kom bination der erwähnten unterschiedlichen relativen Penetrationstiefen in Verbindung mit unterschiedlich großen Kanälen, Hohlräumen, Poren die Textur verändert.
Die die zu fermentierende Ausgangsmatrix bildenden Stränge werden durch das Extrudieren des Ausgangsstoffs durch Lochplatten mit Öffnungen von 0.4 bis 9 [Millimeter], bevorzugt 0.5 bis 7 [Millimeter], bevorzugt 0.8 bis 5 [Millimeter], bevorzugt 1 bis 3.5 [Millimeter], weiterhin bevorzugt von 1 bis 2.5 [Millimeter], insbesondere von 1.1 bis 2 [Millimeter], erzeugt, wobei die Durchmesser der Öffnungen gleiche Durchmesser oder unterschiedliche Durchmesser aufweisen. Durch Lochplattenextrusion kann parallel eine Vielzahl an Strängen extrudiert werden, so dass die Produktionsgeschwindigkeit stark erhöht wird. Unterschiedliche Durchmesser können dazu führen, dass die Packungsdichte im Haufwerk erhöht wird sowie die Vernetzung durch Fermentation eingestellt werden kann, mit Auswirkungen auf Sensorik und Textur.
Die Öffnungen in der Lochplatte sind unterschiedlich bemessen. Das Haufwerk der statistisch zufällig angeordneten Stränge und/oder Strangstücke wird nach dem Extrusionsvorgang geformt und/oder verdichtet, wobei die Stränge oder Strangstücke teilweise aneinandergepresst werden und materialmäßig oder funktionell einstückig oberflächennah miteinander verbunden werden. Hierdurch ergibt sich eine verbesserte Produktionsgeschwindigkeit kombiniert mit der Ausformung zu einem Produkt. Entstehung der Ausgangsmatrix für die Fermentation und Ausformung werden voneinander getrennt. Durch eine Vorverdichtung kann die innere Struktur der Ausgangsmatrix verändert werden mit Auswirkungen auf die Vernetzung während der Fermentation sowie auf die Textur insgesamt.
Die Masseanteile werden bei einer co-extrudierten, zu fermentierenden Ausgangsmatrix am gesamten extrudierten Strang während des Extrusionsvorgangs mindestens einmal relativ zueinander verändert. Dies würde erlauben, dass lokal unterschiedliche Ausgangsstoffverhältnisse in einem Strang mit einem einzigen Extrusionsvorgang erzielt werden können.
Durch Co-Extrusion kann um einen Strang/ein Strangstück eine konzentrische Schicht belegt werden, in der mindestens 80% der Sporen des Co-Extrudats enthalten sind, wobei diese Schicht, bezogen auf den co-extrudierten Strang, 25 bis 75%, bevorzugt 40 bis 60%, des Querschnitts des Strangs/Strangstücks ausmachen. Die Fermentation wird bei einer relativen Umgebungsfeuchte zwischen 40 und 100% durchgeführt, bevorzugt zwischen 50 und 99%, noch bevorzugter zwischen 60 und 99%, abermals bevorzugt zwischen 70 und 98%, insbesondere zwischen 75 und 95%, bezogen auf die das Produkt umgebende Atmosphäre.
Die Substratphase wird durch eine gerichtete oder ungerichtete 3D-Extrusion ausgebracht.
Die Dimensionen des Körpers entsprechen in alle Raumrichtungen mindestens dem dreifachen charakteristischen Durchmesser der Mesostrukturelemente, bevorzugt mindestens dem fünffachen, in einer noch bevorzugteren Ausführung dem zehnfachen und in einer noch bevorzugteren Ausführung dem zwanzigfachen des charakteristischen Durchmessers der Mesostrukturelemente entsprechen.
Die zur Erzeugung der Mesostruktur eingesetzten Phasen sind pastöse, extrudierbare Massen mit Fließgrenzen, beispielsweise auf der Basis von pflanzlich-basierten, proteinhaltigen, faserhaltigen Produkten, zum Beispiel Okara, Treber, Trester, etc. Nach Austritt aus der Extrudiervorrichtung bleibt die Strangform weitestgehend erhalten und verläuft nicht, wenn eine Fließgrenze gegeben ist, die in der Regel gegeben sein muss. Vorteilhafterweise beträgt gemäß Patentanspruch 22 die Trockenmasse des Produkts bei Beginn der Fermentation bevorzugt 0.5 bis 70 [Gewichtsprozent], in einer bevorzugteren Ausführung 1 bis 60 [Gewichtsprozent], in einer noch bevorzugteren Ausführung 1.5 bis 55 [Gewichtsprozent], in einer noch bevorzugteren Ausführung 2 bis 50 [Gewichtsprozent], in einer noch bevorzugteren Ausführung 3 bis 50 [Gewichtsprozent], in einer noch bevorzugteren Ausführung 5 bis 45 [Gewichtsprozent], in einer noch bevorzugteren Ausführung 7 bis 40 [Gewichtsprozent], am bevorzugtesten 15 bis 40 [Gewichtsprozent]. Je nach angestrebtem Produkt kann die Trockenmasse sehr unterschiedlich gewählt werden und hängt auch sehr stark vom eingesetzten Material, insbesondere von der Menge an niedermolekularen Bestandteilen wie auch dem Fettgehalt ab.
Durch Einstellung des Verhältnisses an ungefüllten und gefüllten Räumen kann die Gesamttextur angepasst werden, da das Pilzwachstum verändert wird, wie auch insgesamt die mechanischen Eigenschaften des Produkts.
Die verwendeten Massen sind mindestens eine oder mehrere unterschiedliche Massen, die jeweils aus einer oder mehreren, bevorzugt co-extrudierten, Phasen zusammengesetzt sind, wobei die Zusammensetzung während des Ausbringvorgangs dynamisch veränderbar ist. Durch die Kombination mehrerer Ausgangsstoffe ohne Mischung kann direkt Einfluss auf die Textur des Produkts genommen werden. Durch die Co-Extrusion unterschiedlicher Massen können die mechanischen Eigen- schäften sowie die Penetration des Strangs mit Myzel eingestellt werden mit entsprechenden Auswirkungen auf die Gesamttextur. Ebenfalls wird damit die Gesamtsensorik des Produkts eingestellt.
Der Körper wird von filamentartigen Netzwerkstrukturen, die durch Pilzwachstum verursacht sind, durchzogen. Durch das Pilzmyzel werden hinsichtlich mechanischer Eigenschaften des Produkts elastische Komponenten eingeführt. Dem zugrunde liegt eine umfangreiche Vernetzung des Myzels untereinander sowie mit dem Substrat, auf dem der Pilz wächst.
Das Verfahren nach Patentanspruch 23 ist dadurch gekennzeichnet, dass die teilweise oder komplett zusammenhängenden, filamentartigen, durch Pilzwachstum verursachte Netzwerkstrukturen bildende Fermentation mit einer oder mehrerer Pilzkulturen erfolgt, und einen Volumenanteil am Volumen der ungefüllten Kavitäten von mindestens 0.1 [%] umfasst.
Die das Myzel bildenden Sporen liegen in einer Massen einem typischen Querschnitt der daraus gebildeten Mesostrukturelemente isotrop verteilt vor, und/oder sind überwiegend in den äußeren 40% (v/w) der Mesostrukturelemente konzentriert, und/oder weisen die Verteilung der Sporen im typischen Querschnitt der gebildeten Me sostrukturelementen einen Gradienten vom Zentrum hin zum Ort maximaler Distanz vom Zentrum auf oder sind mindestens 95% auf der Oberfläche der Mesostrukturelementen zu finden.
Innerhalb eines Produkts werden Sporen verschiedener Gattungen von Myzelbildenden filamentöser Pilze, zum Beispiel Rhizopus oligosporus, Actinomucor ele- gans und gegebenenfalls zusätzlich Mikroorganismen wie zum Beispiel Propionibacterium freudenreichhii, Zymomonas mobilis eingesetzt, deren bevorzugte räumliche Lokalisierung im Körper als isotrop oder definiert anisotrop beschreibbar ist. Durch räumliche unterschiedliche Verteilung der Fermentationsorganismen können lokal unterschiedliche Texturen erzeugt werden, was sich in einer veränderten übergeordneten Texturwahrnehmung äußert. Zudem ist denkbar, dass man eine Co- Fermentation durchführt mit Mikroorganismen, die nebeneinander vorliegend sich anders verhalten als getrennt hinsichtlich der Gesamtaromaausprägung.
Bei der Verwendung mehrerer verschiedener Gattungen von sporenbildenden Pilzen (insbesondere Schimmelpilzen) liegen bevorzugt diese vor Fermentationsbeginn in gleichen oder unterschiedlichen Kompartimenten vor.
Lösung der Aufgabe betreffend das Produkt
Die Verfahrensweise nach Patentanspruch 24 ist dadurch gekennzeichnet, dass das Produkt aus mindestens einer Lage, vorzugsweise aus zwei oder mehr Lagen, von extrudierten und miteinander, materialmäßig oder funktionell, einstückig verbundenen Strängen oder Strangstücken aus einem oder mehreren biologischen Material/Materialien und einem oder mehreren Pilz/Pilzen/Schimmelpilz/Schimmelpilzen und ggf. Mikroorganismen besteht, wobei zwischen benachbarten extrudierten Strängen der Ausgangsmatrix ganz oder teilweise, nach außen offene Hohlräume, Poren oder Kanäle vorhanden sind, die von dem/den betreffenden Pilz/Pilzen/Pilzmyzel und/oder Mikroorganismus/Mikroorganismen beziehungsweise von dessen/deren Ausscheidungsprodukten ganz oder teilweise ausgefüllt sind. Durch die Ausbringung des Ausgangsstoffes über Extrusionsverfahren kann (a) die Kontaktfläche für die Fermentation definiert werden, (b) der Raum für das Pilzmyzelwachstum und/oder Mikroorganismenwachstum und/oder für die Anreicherung von segregierten Produkten und damit das Destrukturierungsverhalten im Mund, die Aromawahrnehmung sowie die mechanischen Produkteigenschaften eingestellt werden. Die weitestgehend zusammenhängenden Hohlräume, Poren, Kanäle mit Verbindung zur Produktoberfläche erlauben eine sauerstoffbedürftige Fermentation. Es ist auch denkbar, mehrere unabhängige, nicht direkt zusammenhängende Ausgangsmatrizen zu erzeugen, die über die Fermentation miteinander verbunden werden wie beispielsweise mehrere ineinander geschachtelte Hochzylinder unterschiedlicher Durchmesser, die sich nicht berühren, aber im Lauf der Fermentation mit Pilzmyzel verwachsen/verbunden werden. Die teilweise Ausfüllung der Räume mit Myzel erlaubt eine nachträgliche Ausstattung des Produkts mit einer weiteren Phase, die
Aromen oder andere sensorische relevante Funktion haben kann. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Patentanspruch 25 bis 29 beschrieben.
Patentanspruch 25 ist dadurch gekennzeichnet, dass bei verzehrbaren Produkten der Geschmack und/oder die Textur über den/die in den Poren, Kanälen und/oder Hohlräumen eingebrachten Pilz/eingebrachten Pilze und/oder durch weitere, in den Poren, Kanälen, Hohlräumen und/oder in den Ausgangsstoff/die Ausgangsstoffe ein- gebrachte Mikroorganismen und/oder durch die Dauer und den Temperaturverlauf des Fermentationsvorgangs und/oder durch die Einstellung des Wassergehalts des Produkts während oder nach der Fermentation und/oder durch die Zusammensetzung des biologischen Ausgangstoffs und/oder durch den Volumenanteil an Poren, Kanälen, Hohlräumen in der Ausgangsmatrix und/oder durch die Anordnung der Poren, Kanäle, Hohlräume und/oder durch die Quantität der Grenzfläche zwischen Strängen und Poren, Kanälen und Hohlräumen und/oder durch den/die Durchmesser der Stränge und/oder durch Gasaustausch mit der Umgebung und/oder durch eine die Rheologie des Ausgangsstoffs einstellende prozesstechnische Vorbehandlung definiert ist. Die Textur und/oder das Aroma kann durch das Zusammenwirken verschiedener Faktoren unterschiedlich ausgeprägt sein, wobei mit dem gleichen prinzipiellen Ansatz entweder verschiedene Textur- und/oder Sensorikmerkmale erzielbar sind oder es können verschiedene Ausgangsmaterialien zu Produkten mit ähnlichen sensorischen und/oder Textur-Merkmalen verarbeitet werden.
Patentanspruch 26 beschreibt ein Produkt, bei dem mehrere Lagen oder Schichten von extrudierten Produktsträngen in vorbestimmten oder chaotischen Winkel- Anordnungen über- und/oder neben- und/oder hintereinander angeordnet sind. Hierdurch ergibt sich der Vorteil unterschiedlicher Texturen mit unterschiedlich schnellen und hinsichtlich Positionierung der Stränge unterschiedlich genauen Verfahren.
Das Produkt nach Patentanspruch 27 ist dadurch gekennzeichnet, dass der Ausgangsstoff für die Ausgangsmatrix aus biologischen Stoffen oder Mischungen dieser besteht, die dem/den Pilz/Pilzen bzw. deren Sporen/Dauerformen und ggf. dem/den Mikroorganismus/Mikroorganismen bzw. deren Dauerformen aufgrund der stofflichen Zusammensetzung sowie des eingestellten Trockenmassegehalts und/oder weiterer geeigneter Behandlungsschritte ein erwünschtes Auskeimen und/oder Wachstum erlauben und/oder fördern, wie beispielsweise biologische Stoffe mit erhöhtem Proteingehalt in der Trockenmasse, wie beispielsweise Erbsen, Soja, Quinoa, Kichererbsen, Tofu, Seitan, Frischkäsemassen, Schmelzkäsemassen, Ricotta und/oder mit erhöhtem Fasergehalt in der Trockenmasse, wie beispielsweise Okara, Treber, Vollkorngetreideprodukten, weitgehend unlösliche Reststoffe aus der Fett-/Protein- extraktion und/oder erhöhtem Fettgehalt in der Trockenmasse, wie beispielsweise Mandeln, Cashew, Soja und/oder hohem Kohlenhydratgehalt in der Trockenmasse, wie beispielsweise Weizen oder andere Cerealien oder Pseudo-Cerealien und/oder Hydrokolloidgele wie beispielsweise Gele basierend auf Gelatine, Pektin, Stärke und/oder Pasten wie beispielsweise konzentrierter Dispersionen beliebiger Pulver wie beispielsweise Milchprotein, Molkenproteinisolat oder pflanzliche Proteinkon zentrate oder -isolate, wobei jeweils die Einstellung des Wassergehalts derart erfolgt, dass die Stoffe eine Fließgrenze aufweisen. Bei diesem Produkt können unterschiedliche Ausgangsmaterialien zur Anwendung gelangen, so dass das Gesamtprodukt auch durch das Vermischen von relevanten Massen oder beliebigen weiteren Zutaten/Inhaltsstoffen ernährungsphysiologisch optimiert werden kann.
Die Kanäle, Poren oder Hohlräume sind nur teilweise von dem Pilz/von den Pilzen und/oder Mikroorganismen bzw. deren Ausscheidungsprodukten ausgefüllt und in den verbleibenden Hohlräumen oder dergleichen einem anderen Stoff, beispielsweise Geschmacksverstärker und/oder Vitamine und/oder Antioxidantien und/oder Farbstoffe und/oder Äromastoff, angeordnet. Der Aufbau des Produkts lässt es zu, dass je nach Anforderungen unterschiedliche Stoffe nachträglich dem Produkt zugesetzt werden, so dass die gleiche Matrix genutzt werden kann, um beispielsweise unterschiedlich aromatisierte Produkte zu erzeugen.
Die Hohlräume, Kanäle oder Poren sind mit einem entzündungshemmenden und/oder heilenden Medikament versehen. Die Hohlräume, Kanäle oder Poren, die nicht von dem Pilz ausgefüllt sind, sind mit einem kosmetisch wirkenden Stoff, zum Beispiel einer Creme, einem Antiaging-Mittel oder dergleichen, versehen.
Vorteilhafterweise ist das Produkt nach Patentanspruch 28 dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil der Hohlräume, Kanäle oder Poren 20 bis 85 [%, Volumenanteil], bevorzugt 20 bis 75 [%, Volumenanteil], nochmals bevorzugt von 25 bis 75 [%, Volumenanteil], nochmals bevorzugt zwischen 25 und 70 [%, Volumenanteil], insbesondere bevorzugt mit 25 bis 60 [%, Volumenanteil], am bevorzugtesten mit 30 bis 55 [%, Volumenanteil] beträgt, Der Volumenanteil an Poren, Kanälen und Hohlräumen (und die Verteilung dieser) bestimmt wesentlich über die Gesamttextur, da damit das Wachstum des Myzels sowie dessen mechanischen Gesamteigenschaften gesteuert werden kann.
Patentanspruch 29 ist dadurch gekennzeichnet, dass die Festigkeit des Produkts gemessen nach der Fermentation verglichen mit der Festigkeit der zugrundeliegenden Ausgangsmatrix vor der Fermentation um mindestens den Faktor 20, bevorzugt um mindestens den Faktor 12, bevorzugter um mindestens den Faktor 8, noch bevorzugter um mindestens den Faktor 5, noch bevorzugter um mindestens den Faktor 3.5, noch bevorzugter um mindestens den Faktor 2, noch bevorzugter um mindestens den Faktor 1.5, noch bevorzugter um mindestens den Faktor 1.2, am bevorzugtesten um mindestens den Faktor 1.1 zunimmt, wobei die Festigkeit als maximale Kraft ermittelt wird mit einer Penetrationsmessung mittels einer flachen, runden Zylindergeometrie mit einem Durchmesser von 8 Millimeter, die mit einer Geschwindigkeit von 0.5 cm pro Sekunde in einen Produktkörper der Dimension 20 Millimeter x 20 Millimeter x 20 Millimeter mit einer Penetrationstiefe von 10 Millimeter bei Raumtemperatur penetriert.
Lösung der Aufgabe betreffend die Verwendung
Die Verwendung gemäß Patentanspruch 30 ist dadurch gekennzeichnet, dass das Produkt als Fleischersatz verwendbar ist.
Das Produkt kann als Verband oder Verbandsauflage zur Wundbehandlung verwendet werden. Das Produkt lässt sich vielfältig auch in der Kosmetik anwenden, zum Beispiel ist das Produkt als Gesichtsmaske verwendbar und enthält hautpflegende Stoffe.
Gemäß Patentanspruch 31 ist das Produkt als fleischähnliches Paddy verwendbar.
Patentanspruch 32 ist dadurch gekennzeichnet, dass das Produkt als streichfähige, strukturierte Masse, beispielsweise als Frischkäse oder Brotaufstrich, verwendet wird. Gemäß Patentanspruch 33 dient das Produkt als Lasagneblätter, Nudeln oder andere teigwarenähnliche Produkte.
Patentanspruch 34 beschreibt die Verwendung eines Produktes, das als ge schmacksgebendes Pulver nach Vermahlen in Suppen, in Saucen oder als Gewürzmittel verwendet wird.
Die eingesetzte Masse weist einen Lipidgehalt von 0 bis 70 [Gewichtsprozent], einen Proteingehalt gemessen als Stickstoff von 0 bis 95 [Gewichtsprozent], einen Anteil an Fasern von 0 bis 80 [Gewichtsprozent] und einen Kohlenhydratanteil von 0 bis 95 [Gewichtsprozent] sowie weitere Inhaltsstoffe, jeweils bezogen auf die Trockenmasse, auf.
Die Massen sind derart zusammengesetzt oder räumlich aufgebaut, dass sie aufgrund ihrer Zusammensetzung das Wachstum der die zusammenhängenden, filamentartigen, durch Pilzwachstum verursachten Netzwerkstrukturen bildenden Organismen hemmen oder begünstigen.
Für die Formulierung der Phasen sind lösliche, im Sinne der Osborneklassifizierung Albumine und Globuline, und wasserunlösliche, im Sinne der Osborneklassifizierung Prolamine und Gluteline, Proteine Bestandteil, wobei diese Proteine in allen Aufreinigungsgraden ab einem Proteingehalt von mehr als 0.01 %, in einer bevorzugten Ausführung von mehr als 0.1 % in einer noch bevorzugteren Ausführung von mehr als 1% und in einer noch bevorzugteren Ausführung von mehr als 5%, gemessen im Substrat vor Fermentation als Gesamtstickstoff, in einer bevorzugten Ausführung als Oligopetide oder höher, in einer noch bevorzugteren Ausführung als Polypeptide oder höher, jeweils allein oder in Mischungen als gravimetrisch überwiegendes Element, verwendet werden.
Es wird auch die Kombination einer Mesostrukturierung durch eine, eine Fließgrenze aufweisende Masse und einer oder mehreren Fermentationen zur Mikrostrukturierung vorgeschlagen. Die Mesostruktur dient als (a) Fermentationsgerüst und Substrat für eine Pilz- und/oder eine weitere Fermentation sowie (b) als eine, die Gesamttextur und Sensorik mitbestimmende Phase. Das Ausmaß und die Struktur des Pilzwachstums wird dadurch gesteuert, dass das Substrat des/der Fermentationsorganismen, zum Beispiel eine faserreiche, pflanzenbasierte Masse zu einer 3D- Struktur und 3D-Form, jeweils in x,y,z-Richtung, angeordnet wird, beispielsweise durch eine strangartige 3D-Mikroextrusion im Raum. Durch das Bereitstellen von ungefüllten Kavitäten in der Struktur sind erfindungsgemäß maßgeschneiderte Wachstumsbedingungen (einer maßgeschneiderten Nährstoff- und/oder Sauerstoffzufuhr und/oder Feuchtigkeitsverteilung und/oder Rückhaltung) des eingesetzten Pilzes und/oder anderer Mikroorganismen und somit ein definiertes und gerichtetes Wachstum des Pilzmyzels zwischen und in das Substrat einstellbar. Bevorzugt entsprechen die Dimensionen des Körpers in alle Raumrichtungen mindestens dem dreifachen charakteristischen Durchmesser der Mesostrukturelemnte, bevorzugt dem fünffachen, in einer noch bevorzugteren Ausführung dem zehnfachen und in einer noch bevorzugteren Ausführung dem zwanzigfachen des charakteristi schen Durchmessers der Mesostrukturelemente.
Die Trockenmasse des Produkts beträgt bevorzugt 1-50% (w/w), in einer bevorzugteren Ausführung 3-45% (w/w), in einer noch bevorzugteren Ausführung 5-40% (w/w), in einer noch bevorzugteren Ausführung 7-35% (w/w).
Die verwendeten Mesostrukturelemente umfassen jeweils mindestens eine oder mehrere unterschiedliche Massen, die jeweils aus mehreren, bevorzugt co- extrudierten, Phasen zusammengesetzt sein können, wobei die Zusammensetzung während des Ausbringvorgangs dynamisch veränderbar ist.
Der Körper ist vorteilhaft von filamentartigen Netzwerkstrukturen, die durch Pilzwachstum verursacht sind, dreidimensional durchzogen, wobei die die teilweise oder komplett zusammenhängenden, filamentartigen, durch Pilzwachstum verursachte Netzwerkstrukturen bildende Fermentation mit einer oder mehrerer Pilzkulturen erfolgt und einen Volumenanteil am Volumen der ungefüllten Kavitäten von mindestens 0.1% umfasst. Vorteilhaft sind (i) die, das Myzel bildenden, Sporen in einer Masse und im typischen Querschnitt der daraus gebildeten Mesostrukturelementen isotrop verteilt, und/oder (ii) überwiegend in den äußeren 40% (v/w) der Mesostrukturelementen konzentriert, und/oder (iii) die Verteilung der Sporen im typischen Querschnitt der gebildeten Me sostrukturelementen weist einen Gradienten vom Zentrum hin zum Ort maximaler Distanz vom Zentrum auf oder ist (iv) mindestens zu 95% auf der Oberfläche der Mesostrukturelemente zu finden.
Innerhalb eines Produkts können Sporen verschiedener Gattungen von Myzelbildenden filementöser Pilze, zum Beispiel Rhizopus Oligosporus, Actinomucor Elegans oder Mikroorganismen wie zum Beispiel Propionibacterium Freudenreichhii, Zymomonas Mobilis eingesetzt werden, deren bevorzugte räumliche Lokalisierung im Körper als isotrop oder definiert anisotrop beschreibbar ist.
Bei der Verwendung mehrerer verschiedener Gattungen von Sporen liegen bevorzugt diese vor Fermentationsbeginn in gleichen oder unterschiedlichen Kompartimenten vor.
Die mindestens eine Masse weist einen Lipidgehalt von 0-70% (w/w), einen Proteingehalt gemessen als Stickstoff von 0-50% (w/w) und einen Kohlenhydratanteil von 0-80% (w/w) auf. Die Masse kann weiterhin derart zusammengesetzt oder räumlich aufgebaut sein, dass sie aufgrund ihrer Zusammensetzung das Wachstum der die zusammenhängenden, filamentartigen, durch Pilzwachstum verursachte Netzwerkstrukturen bildenden Organismen, insgesamt oder räumlich lokal hemmt oder begünstigt.
Diese Einsteilbarkeit des Wachstums erfolgt beispielsweise über das Verhältnis von Substratvolumen zum Volumen ungefüllter Kavitäten, über das Verhältnis von Oberfläche zu Substratvolumen, durch die Gesamtstruktur des Substrats, die absoluten Durchmesser der Substratstränge, durch die Substratzusammensetzung und Substrattrockenmasse sowie die räumliche Anordnung von Substrat und leeren/ungefüllten Kavitäten sowie die Eignung der Struktur, einen wie auch immer gearteten Gasaustausch mit der das Objekt/Körper umgebenden Atmosphäre durchführen zu können (erzwungen oder unerzwungen; direkt oder über zusammenhängende Myzelstrukturen vermittelt).
Die gezielt erzeugten substratfreien Kavitäten sind vorzugsweise miteinander verbunden und erlauben grundsätzlich den Austausch von Gas mit der das Objekt umgebenden Atmosphäre, so dass zur Fermentation notwendiger Sauerstoff ins Produkt migrieren kann, aber auch die Gasatmosphäre innerhalb des Produkts eingestellt werden kann. Durch das Wachstum eines mikroskopisch und/oder mesosko- pisch und/oder makroskopisch zusammenhängenden und/oder durchsetzenden Pilzmyzels wird das Substrat verfestigt, die einzelnen Substratelemente/-stränge mit- einander verbunden und das Gesamtobjekt aus rheologischem Blickwinkel signifikant fester und elastischer. Im Vergleich zur Tempeh-Herstellung weist das erfindungsgemäße Verfahren große Freiheiten hinsichtlich Auswahl und Zusammensetzung des Substrats, zum Beispiel bezüglich Sensorik, Wachstumsmodulation durch fördernde und hemmende Stoffe, der Substrateigenschaften sowie die gerichtete und gezielt einstellbare Ausbildung der Gesamtstruktur und Gesamtfestigkeit und Gesamttextur durch die Kombination aus dreidimensionaler Substratanordnung sowie überlagerter Pilzfermentation auf. Weiterhin vorteilhaft gegenüber dem klassischen sojabohnenbasierten Tempeh-Verfahrens ist, dass unlösliche Proteine sowie Fasern und sonstige aus der natürlichen Matrix stammende Inhaltsstoffe in beliebigen Mischungen verwendet werden können, vorzugsweise direkt aus dem feuchten, nichtgetrockneten Nebenstrom einer konventionellen Produktion. So kann beispielsweise Okara als Nebenstrom der Sojamilch- und Tofu- Produktion als Substrat eingesetzt werden. Somit kann auf sehr günstige Substrate zurückgegriffen werden, die zudem durch Mischen mit anderen Massen ernährungsphysiologisch optimierbar sind. Die Kombination aus 3D-Subtratanordnung mit Pilzfermentation führt zu einer neuen Klasse an strukturierten Objekten/Produkten, die unter anderem als Fleischalternative weiterentwickelt werden können.
Alternativ zur 3D-Substratanordnung durch Extrusion in x,y,z-Richtung ist es für die Erzeugung höherer Durchsätze möglich, eine oder mehrere Substratphase(n) beispielsweise über eine Lochplatte in x,y-Richtung in, theoretisch, unendliche lange parallele Stränge beliebiger Durchmesser, Durchmesserverteilung und in beschränktem Masse auch in z-Richtung durch drehende oder in Extrusionsrichtung periodisch oszillierende Vorschübe zu extrudieren und damit zu orientieren. Wahlweise können auch die parallelen Stränge in Zufallsanordnung zu einem Objekt angeordnet werden und ein solches Objekt kann durch weitere geeignete Maßnahmen geformt und/oder verdichtet werden.
Die Struktur der ausgebrachten Substratmasse weist repetitive Elemente aus, insbesondere bei kleinen Produktkörpern, können aber auch makroskopisch betrachtet anisotrope Strukturelemente existieren. Die Ausbringung der Massen erfolgt zum Beispiel über strangweise Extrusion, kann jedoch auch durch andere Verfahren mit vergleichbarem Resultat erzielt werden.
Die Substratphase kann in einer Basisausführung als Emulsion, Suspension oder Suspoemulsion interpretiert werden. In einer möglichen Ausführung wird die Substratphase als Schaum ausgebracht. Der Overrun beträgt zwischen 1 und 200 % und wird vorzugsweise durch Expansion eines gelösten Gases oder beispielsweise auch durch Gasfreisetzung aus chemischen Substanzen, in einer weiteren Ausführung aber auch durch Wasserverdampfung in Verbindung mit einer vorhergehenden Druckphase, erzeugt. Die dreidimensionale Struktur der Substratmasse ihrerseits gibt indirekt die Gesamtstruktur vor, die durch die Pilzfermentation gebildet wird und die die innere Vernetzung durch Pilzmyzel dirigiert. Im Gegensatz zur klassischen Tempeh- Fermentation mit Sojabohnen kann die resultierende Produktstruktur und -textur gesteuert werden. Durch besondere Anordnung der Substratstränge in Kombination mit den eingestellten rheologischen Eigenschaften der Substratmasse können unterschiedliche Struktur- und Texturwahrnehmungen erzeugt werden, die teilweise als fleischähnlich zu beschreiben sind.
Als Substrate sind verschiedene Massen geeignet, die aus Proteinen (0-100%) und/oder Kohlenhydraten (0-100%) und/oder Fetten (0-50%) und weiteren Mi- norbestandteilen (<10%) zusammengesetzt sind und so beschaffen sind, dass sie extrudierbar sind. Zum Beispiel extrudierbar aus Düsen in einer Bandbreite von 0.1 - 30 mm, wobei die Massen auf die Düsen abgestimmt werden. Vorzugsweise werden Massen verwendet, die Nebenströme aus einer konventionellen Produktion darstellen wie beispielsweise Okara, Getreidekleie, Presskuchen aus der Ölgewinnung sowie Mischungen daraus, Obst- und Gemüsetrester, Biertreber, Zuckerrübenpressrückstände. Ernährungsphysiologische oder sensorische Defizite dieser Massen werden vorzugsweise durch Vermischen mit anderen Massen korrigiert. Typische Trockenmassen solcher Massen liegen bei 15 bis 85 % (w/w), diese Trockenmassen können durch mechanische Entwässerung, aber auch durch partiell thermische Verfahren oder Kombinationen eingestellt werden. Zur Erhöhung der Ver- fügbarkeit von Nährstoffen für das Pilzmyzel oder anderen (Teil)-Fermentationen sowie zur Modifizierung der Fließeigenschaften und/oder Partikelgrößenverteilung der Massen können die Massen mechanisch weitergehend aufgeschlossen werden (beispielsweise durch Feinvermahlung, Kugelvermahlung oder kryomechanisch-abrasive Verfahren wie die Verarbeitung im Pacojet). Aus hygienischen und technologischen Gründen können die Massen vor ihrem Einsatz als Substrat einem Schritt unterworfen werden, der die Zahl der die Keimzahl reduziert wie beispielsweise eine thermische Behandlung oder Anwendungen von PEF, Hochdruck, US oder Kombinationen daraus. Ein weiterer Effekt einer solchen Behandlung kann der Aufschluss und damit verbunden eine einfachere Verwertung/Nutzung der Substratinhaltstoffe durch das Pilzmyzel sein oder die Bildung oder der Abbau oder die Entfernung von sensorisch relevanten Verbindungen oder Vorläufern daraus, sowie von Verbindungen, die durch fermentative Aktivität zu einer erwünschten Einstellung der Sensorik des Produkts führen.
Die Substratphasen können zusätzlich modifiziert werden durch Einarbeitung weiterer Materialien/Substanzen wie beispielsweise Kohlenhydrate, Hydrokolloide, vernetzende Ionen. In einer weiteren Ausführung können beispielsweise fermentierende Mikroorganismen und/oder Pilze und/oder Enzyme zugesetzt werden, die zu einer Vernetzung und/oder Verfestigung und/oder Modifikation der Theologischen Eigenschaften der Substratphase vor, während oder nach der Fermentation führen können. Die zur Erzeugung der Mesostruktur eingesetzten Grundphasen sind pastöse, extrudierbare Massen mit Fließgrenzen, auf der Basis von pflanzlich-basierten faserhaltigen Produkten, zum Beispiel Okara, Treber, Trester etc., auf Basis von proteinreichen Produkten wie zum Beispiel Tofu-Massen, Gluten oder anderen proteinreichen Massen etc., deren Proteine löslich oder unlöslich sein können und unterschiedlich konzentriert vorliegen, getrocknet oder als fließfähiges Konzentrat oder Isolat.
Die Versorgung mit Sauerstoff erfolgt im Objekt durch ein weitestgehend kontinuierlich zusammenhängendes Netzwerk an ungefüllten Kavitäten. Der entsprechende Volumenanteil an ungefüllten Kavitäten beträgt zwischen 10% und 80% und wird bestimmt durch die Anordnung des Substratnetzwerks. Die ungefüllten Kavitäten werden je nach Abstand der begrenzenden Substratstränge sowie Wachstumsbedingungen von Pilzmyzel durchzogen und gefüllt. Das Wachstum kann gesteuert werden, so dass zum einen die Penetration des Substrats, wie auch die Verbindung der Substratstränge und damit die Gesamtprodukteigenschaften definiert werden können. Das Wachstum kann zusätzlich durch den partiellen Sauerstoffdruck sowie der absoluten verfügbaren Menge an Sauerstoff moduliert werden. Innerhalb eines Objekts können unterschiedliche Wachstumsbedingungen durch lokal unterschiedliche Verhältnisse zwischen Substratphase und Gasphase eingestellt werden, um gezielt Makrostrukturen erzeugen zu können. Ein Vorteil der freien Wahl des Substrats liegt darin, dass ohne Weiteres zwei oder mehrere verschiedene Substratphasen eingesetzt werden können. Ein großer Vorteil dieser Option liegt darin, gezielt die Mikro-, Meso- und Makrostruktur verändern zu können, was sich auf Textur, Sensorik und Optik auswirkt. So können in einer einfachen Ausführung unterschiedlich konzentrierte Phasen des gleichen Materials eingesetzt werden. In einer komplexeren Ausführung können auch unterschiedliche Materialien eingesetzt werden. Beispielsweise kann Tofu-Masse sowie Okara- Masse zu einem gemeinsamen Produkt verarbeitet werden, wobei die getrennten Phasen gleichzeitig als Strukturierungshilfsmittel eingesetzt werden, da sie aufgrund ihrer Zusammensetzung unterschiedliche Theologische und textureile Eigenschaften aufweisen können, zum anderen unterschiedlich stark vom Pilzmyzel durchdrungen werden können, was ebenfalls zu rheologischen und texturellen Unterschieden führen kann.
Zur Einstellung von Textur- und/oder rheologischen Merkmalen können gezielt wachstumsfördernde und wachstumshemmende (bzw. eher wachstumsgünstige bzw. eher wachstumsungünstige) Substratphasen im Hinblick auf die Durchdringung oder Vernetzung durch Pilzmyzel eingesetzt werden. Die unterschiedlichen Phasen können entweder durch Separierung eines gemeinsamen Ausgangsmaterials erzeugt werden oder auch komplett unterschiedliche Ausgangsmaterialien umfassen. Als Wachstumshemmer kommt neben dem Einsatz von antinutritiven Faktoren auch eine Erhöhung des Fettgehalts des verwendeten Substrats in Frage. Neben dem dispersen Vorliegen von Fett kann Fett auch als Coating eines Substratstrangs komplett oder teilweise verwendet werden, um an den gecoateten/beschichteten Stellen ein Wachstum in die Substratphase zu erschweren oder zu verhindern. Statt eine wachstumsfördernde und eine -hemmende Phase zueinander anzuordnen, können diese ebenfalls wie die beschriebene Fettphase co-extrudiert werden, so dass das Wachstum des Pilzmyzels in den zweiphasigen Substratstrang begrenzt werden kann, sofern die wachstumshemmende Phase im Kern des Strangs zu finden ist. Dies kann wünschenswert sein, um die Textur einzustellen oder die Menge an Pilzmyzel generell zu begrenzen, ohne auf wesentliche, die Textur einstellende oder Theologische Merkmale verzichten zu müssen.
In einer möglichen Ausführung der Erfindung werden alle nicht mit Substratphase oder Pilzmyce! gefüllten Kompartimente des Objekts nach einer (ersten) Fermentation mit einer weiteren, fließfähigen Phase gefüllt und in unterschiedlichen Ausprägungen verfestigt. Die Verfestigung kann (i) über eine weitergeführte Pilzfermentation, (ii) eine zusätzliche Fermentation mithilfe eines weiteren bioaktiven Organismus, (iii) enzymatisch, (iv) über thermoreversible Mechanismen, (v) ionisch induziert oder andere Verfahren erfolgen und kann im inneren des Objekts im Vergleich zu oberflächennahen Bereichen verschieden ausfallen (Beispiel: Abschließende, verfestigte zweite Phase, im Inneren noch fließfähig). Die fließfähige Phase kann verschieden zusammengesetzt sein, unterschiedliche Trockenmassen sowie unterschiedliche Theologische Eigenschaften ausweisen. Be- vorzugt wird das gleiche Material eingesetzt, aus welchem bereits die kontinuierliche Substratphase besteht, ebenfalls bevorzugt Material, welches in einem oder mehreren vorausgehenden Schritten vom als Substratphase verwendeten Material teilweise oder komplett abgetrennt wurde, mit oder ohne Vermischungen mit weiteren Ma terialien, insbesondere von solchen, die eine Einstellung der Festigkeit bzw. der Theologischen Eigenschaften im gelierten/verfestigten Zustand erlauben bzw. überhaupt erst möglich machen. Zur Modulierung der Sensorik können insbesondere Fett und/oder Hydrokolloide/Kohlenhydrate, emulgiert bzw. dispergiert, zugesetzt werden. Die Füllung der Kompartimente kann zu unterschiedlichen Zeitpunkten der Fermentation der Substratphase und bei unterschiedlicher Ausprägung des Pilzmy- cels erfolgen, um ggf. eine verfestigende Aktivität des Pilzmycels nutzen zu können. In einer weiteren Ausführung kann die Füllung auch erst zu beliebigen späteren Zeitpunkten erfolgen, zum Beispiel vor einer Weiterverarbeitung oder durch einen Verbraucher. In einer weiteren Ausführung können der füllenden Phase Stoffe/Substanzen zugesetzt werden, die in der Folge die Eigenschaften oder das Wachstum des Pilzmycels oder der Substratphase verändern.
In einer beispielhaften Ausführung wird Okara mit einer Ausgangstrockenmasse von 18% durch mechanisches Pressen auf eine Trockenmasse von 21 % eingestellt, mit Sojaöl (5%, w/w) gemischt und homogenisiert und für 60 min auf 95°C erhitzt, abgekühlt, mit Pilzsporen (Rhizopusoligosporus) versetzt, vakuumiert und in Kartuschen abgefüllt. Ein Objekt der Größe 20x20x20 mm wird mit einem Gasphasenanteil von 50% schichtweise versehen, indem die Substratstränge jeweils von Schicht zu Schicht 90° zueinander gedreht angeordnet sind und die Stränge in regelmäßigem Muster so angeordnet sind, dass die mittleren Distanzen zwischen den Strängen gleich sind. Das Objekt wird für 72h bei 25°C und einer relativen Luftfeuchte von 90% inkubiert, anschließend verpackt, vakuumiert und kühl gelagert oder gefroren.
In einer weiteren beispielhaften Ausführung wird Okara mit einer Trockenmasse von 18% gepresst, die Trockenmasse auf 28% eingestellt, Sojaöl (5%, w/w) zugegeben und für 60 min auf 95°C erhitzt, abgekühlt, mit Pilzsporen versetzt, vakuumiert und in Kartuschen abgefüllt. Ein ovales Objekt der Größe 100x50x18 mm wird mit einem Gasphasenanteil von 25% schichtweise erzeugt, indem die Substratstränge immer in eine Richtung orientiert, horizontal hinsichtlich Position oszillierend derart ausgebracht, dass sich die Stränge von Schicht zu Schicht am maximalen Oszillationspunkt berühren. Das Objekt wird für 72h bei 25°C und einer relativen Luftfeuchte von 90% inkubiert. Nach Abschluss der Fermentation werden mit Sojamilch, konzentriert auf eine TS von 25%, die Hohlräume gefüllt und bei 25°C für 5-10h mit GDL geliert. Das Objekt wird nach Gelierung anschließend verpackt, vakuumiert und kühl gelagert oder gefroren. Die Fermentationen laufen bevorzugt bei Temperaturen zwischen 15 und 40°C ab bei einer Luftfeuchte von rel. 20-99%. Bei einer Fermentation mit einem Pilz oder einer Kombination von Pilzen oder bei einer Co-Fermentation mit Mikroorganismen wie beispielsweise Milchsäurebakterien wird die Fermentationstemperatur so gewählt, dass neben einem bestmöglichen Wachstum eine Sporulation vermieden wird.
Mögliche Pilz-Arten zur Fermentation sind filamentös wachsende Pilze der Gattung Rhizopus (beispielsweise Rhizopusoligosporus, Rhizopusstolonifer, Rhizo- pusoryzae, Rhizopusarrhizus), Actinomucorelegans (typischerweise zur Herstellung von Meitauza verwendet), Aspergillus oryzae (typischerweise zur Herstellung von Soja-Sauce eingesetzt), Bacillus natto (typischerweise für die Herstellung von Nat- to), Neurospora intermedia (typischerweise für die Herstellung von„oncom“ oder „ontjom“, das heißt fermentiertem Erdnusspresskuchen). Die bakterielle Begleitflora kann zudem dazu beitragen, dass die fermentierten Endprodukte auf natürlicher Weise beispielsweise Ernährungsvorteile aufweisen, bspw. erhöhter Vitamingehalt oder bessere Verdaulichkeit (Rhizopusoligosporus, Aspergillus oryzae). Mögliche Bakterienarten zur Fermentation sind beispielsweise Milchsäurebakterien (beispielsweise Lc. Lactis, Lb. Bulgaricus, Prop.bact. freudenreichii, Lb. Reuteri) oder Zymomonasmobilis). Eine Fermentation im Sinne der Erfindung bedingt mindestens eine Fermentation mit einem mycelbildenden Pilz, kann aber weitere mycelbildenden oder nicht- mycelbildenden Pilze enthalten sowie nicht-mycelbildende Mikroorganismen. Die Fermentationen können als singuläre Fermentationen sowie als Co- oder multiple Fermentationen durchgeführt werden. Pilze werden beispielsweise für die Strukturierung (Bildung einer Mikrostruktur), Anreicherung mit ernährungsphysiologisch wertvollen Verbindungen/Substanzen (beispielsweise Vitamine), Modulation der Verdau- barkeit, sowie Geschmacksbildung (beispielsweise durch Abbau unerwünschter Verbindungen oder durch Segregation von sensorisch vorteilhaften Verbindungen oder durch Bereitstellung von Substanzen, die von anderen Fermentationskulturen weiterverwertet werden können) eingesetzt werden, Mikroorganismen beispielsweise für die Geschmacksbildung (beispielsweise zum Abbau unvorteilhafter sensorisch wirksamer Verbindungen, Segregation von sensorisch vorteilhaften Verbindungen, Kombinationen daraus, Bereitstellung von Substanzen, die von anderen Fermentationskulturen weiterverwertet werden können), Strukturierung (zum Beispiel durch Veränderung des pH-Werts, Vernetzung von Strukturen innerhalb des Substrats), zum partiellen Abbau des Substrats und/oder Freisetzung von für das Pilzwachstum modulierende Substanzen durch Abbau und oder Ausscheidung, zur Veränderung der optischen Aspekte (beispielsweise der Farbe), zur Anreicherung mit ernährungsphysiologisch vorteilhaften Verbindungen/Substanzen (beispielswei se Vitamine), Modulation der Verdaubarkeit oder zur verbesserten Haltbarkeit. Ins gesamt betrachtet werden die Kombinationen in erster Linie so gewählt, dass die sensorischen Eigenschaften (Geschmack, Textur) maßgeschneidert werden können. Bei einer Co- oder multiplen Fermentation können sich die Organismen funktionell ergänzen oder synergistisch miteinander wirken. Durch geeignete Kombination Co- oder multiple Fermentationen kann eine fleischähnliche Sensorik (vor allem Hühnchengeschmack hinsichtlich Geschmacks sowie eine faserige Textur/Struktur) erzeugt werden.
In einer anderen Ausführung werden die Pilzsporen anisotrop im Objekt verteilt, derart, dass Substrat an einigen Stellen im Objekt signifikant weniger Sporen enthält als an anderen Stellen. Der Grad der Anisotropie wird beispielsweise durch die Kombination einer sporenfreien oder sporenarmen Phase sowie einer sporenreichen Phase in einem Objekt erzielt, indem zwei Phasen getrennt voneinander extrudiert werden. In einer weiteren Ausführung werden die Sporen innerhalb der Substratstränge anisotrop verteilt, indem zwei Substratphasen - eine sporenfreie oder sporenarme sowie eine sporenreiche Phase - co-extrudiert werden, derart, dass vorzugsweise in der äußeren Phase die Konzentration an Sporen im Vergleich zur inneren Phase erhöht ist.
In einer weiteren Ausführung erfolgt die Beimpfung mit Sporen nach dem Extrudieren und dem Aufbau des Objekts entweder durch Besprühen der Grenzflächen mit einer sporenhaltigen, zerstäubten Flüssigkeit oder durch Benetzen des gesamten Objekts durch Eintauchen in ein sporenhaltiges Fluid, insbesondere dann, wenn ein vorbe- handelnder Schritt eine für die Sporenvitalität kritische Temperatur überschritten hat. Anisotropie Verteilungen werden ebenfalls erreicht, wenn Produkte mit mehr als einem Typ von Pilzsporen beimpft, die Sporen in separaten Substratmassen eingebracht und im Objekt unterschiedlich lokalisiert werden.
Die hergestellten Produkte zeichnen sich unter anderem dadurch aus, dass in der Regel die mechanische Festigkeit der Produkte über die Fermentationszeit ansteigt. Die weitere Zubereitung verändert die Festigkeit der Objekte in der Regel hin zu geringeren Festigkeiten, wobei das Ausmaß der Reduktion von der Zubereitungsart abhängt. Die Objekte bleiben in einer bevorzugten Ausführung formstabil beim Kochen in Wasser oder beim Garen in Dampf und expandieren nicht.
In einer möglichen Ausführung wird die Substratphase entweder freistehend oder mit Hilfe von Vorrichtungen derart angeordnet, dass eine schlauchartige Struktur entsteht, begrenzt durch die Substratphase in zwei Raumrichtungen und unbegrenzt in die dritte Dimension. In einem ersten Schritt erfolgt fermentativ eine Mycelbildung und Verfestigung der Substratphase, in einem weiteren Schritt wird die schlauchförmige Struktur mit einem Fluid entweder durchflossen oder gefüllt. In einer anschließenden Fermentation wird die Zusammensetzung bzw. werden die chemischen und physikalischen Eigenschafen des durchströmenden oder stehenden Fluids durch Interaktion mit dem Pilzmycel und/oder Interaktion mit der Substratphase modifiziert. Die Versorgung des Pilzmycels mit Sauerstoff erfolgt über die Außensei- te des durch die Substratphase gebildeten Schlauchs. Die Ausbildung des Schlauchs kann unterstützt werden durch die Applikation eines perforierten Materials, welches einerseits eine Sauerstoffversorgung des Pilzmycels innerhalb des Schlauchs erlaubt, andererseits aber auch das Auslaufen der Flüssigkeit im Schlauch reduziert oder unterbindet und dem ganzen Konstrukt ein Minimum an Festigkeit verleiht. Nach der Fermentation wird das Fluid wieder abgetrennt, gefiltert und getrocknet.
In einer weiteren Ausführung wird eine zufällige Anordnung der Substratphase gewählt, das Objekt fermentiert und anschließend mit einem Fluid komplett gefüllt und für eine weitere Zeitspanne fermentiert. Nach der Fermentation wird das Fluid wieder abgetrennt, gefiltert und getrocknet. Ein solches Fluid zeichnet sich dadurch aus, dass die enzymatische Aktivität des Myzels unter anderem für eine partielle Hydrolyse der Proteine und damit einer sensorischen Veränderung gesorgt hat.
Die beiden Fermentationsobjekte oder auch gezielt für diesen Zweck hergestellte Objekte können nach der Fermentation wieder einem partiellen oder vollständigen Destrukturierungsschritt unterworfen werden. Beispielsweise kann ein eher grob zerkleinertes Objekt die Grundmasse für einen Fleisch-Paddy darstellen, ein eher fein zerkleinertes Objekt ebenso wie ein eher oder sehr grob zerkleinertes Objekt als Masse für eine nachfolgende Nassextrusion, in einem breiten Temperaturbereich, dienen. Es ist somit ein Verfahren zur Herstellung eines strukturierten Körpers, der zum Zweck und während einer Fermentation mit ungefüllten Kavitäten durchzogen, fest und fermentiert ist, denkbar, das auf der Basis von modulierbaren Massen gebil det ist, wobei
(a) mindestens eine, den Körper aufbauende, Theologisch und texturell einstellbare, modulierbare Masse eine gerichtete oder ungerichtete, hinsichtlich Anordnung in weiten Bereichen frei einstellbare Mesostruktur bildet, die das Substrat sowie die Kavitäten für eine oder mehrere Fermentationen und eine für die Gesamttextur mitentscheidende Grundstruktur bildet sowie
(b) durch die Einführung mindestens einer Co- und/oder überlagerten Mikrostruktur, induziert durch eine oder mehrere Fermentationen derart, dass teilweise oder komplett zusammenhängende, filamentartige (durch Pilzwachstum verursachte Netzwerkstrukturen in, auf und zwischen den Mesostrukturelementen erzeugt werden sowie
(c) dass durch Wahl des Volumenanteils ungefüllter Kompartimente am Gesamtobjekt, durch Wahl deren Anordnung sowie durch Wahl des Verhältnisses zwischen Mesostrukturoberfläche und Mesostrukturvolumen das Wachstum des Myzels insgesamt sowie die Durchdringung und Richtung der Mesostruktur mit Myzel
(d) und somit in ihrer Gesamtheit die Netzwerkstrukturen einstellbar sind und dass die Gesamtheit der Strukturierungselemente auf Mikro- und Mesoebene in ihrem Zusammenspiel eine einstellbare (i) Verfestigung, (ii) Theologische Eigenschaften und (iii) sensorisch relevante Texturierung bewirken.
Die Substratphase kann durch eine gerichtete oder ungerichtete 3D-Extrusion ausgebracht werden.
Die teilweise oder komplett zusammenhängenden, filamentartigen, durch Pilzwachstum verursachte Netzwerkstrukturen bildende Fermentation umfasst eine oder mehrere Pilzkulturen und einen Volumenanteil am Volumen der ungefüllten Kavitäten von mindestens 0.1 %.
Die, das Myzel bildenden, Sporen liegen in einer Masse und im typischen Querschnitt der daraus gebildeten Mesostrukturelementen isotrop verteilt vor, und/oder (ii) sind überwiegend in den äußeren 40% (v/w) der Mesostrukturelementen konzentriert, und/oder (iii) weist die Verteilung der Sporen im typischen Querschnitt der gebildeten Mesostrukturelementen einen Gradienten vom Zentrum hin zum Ort maximaler Distanz vom Zentrum auf oder (iv) ist mindestens 95% auf der Oberfläche der Mesostrukturelementen zu finden. Die eingesetzten Massen weisen einen Lipidgehalt von 0-70% (w/w), einen Proteingehalt gemessen als Stickstoff von 0-50% (w/w) und einen Kohlenhydratanteil von 0- 80% (w/w) sowie weitere Inhaltsstoffe auf.
In der Zeichnung ist die Erfindung - teils schematisch - an Ausführungsbeispielen veranschaulicht: Es zeigen:
Fig. 1 den Austritt mehrerer extrudierter Matrixstränge aus einem Extruder, teils abgebrochen dargestellt;
Fig. 2 das Aufträgen von extrudierten Matrixsträngen auf eine andere Strangschicht mittels einer Düse, abgebrochen dargestellt;
Fig. 3 die Darstellung mehrerer parallel geschalteter Extrusionsdüsen;
Fig. 4 eine Lochplatte mit unterschiedlich gestalteten Öffnungen, aus denen Materialstränge heraustreten können;
Fig. 5 eine Extrusionsvorrichtung mit unterschiedlichen Extrusionsdüsen und einem in Förderrichtung der extrudierten Stränge nachgeschalteten, motorisch angetriebenen, rotierenden Messer; Fig. 6 ein chaotisches Haufwerk von extrudierten Materialsträngen;
Fig. 7 Strangstücke, chaotisch angeordnet;
Fig. 8 zerstückelte Stränge;
Fig. 9 die Darstellung eines Matrixkörpers aus rechtwinklig in verschiedenen Ebenen zueinander angeordneten extrudierten Materialsträngen, in der Seitenansicht;
Fig. 10 die aus Fig. 9 ersichtliche Ausführungsform in der Draufsicht;
Fig. 1 1 eine weitere Ausführungsform, bei welcher die Materialstränge in Winkeln zueinander angeordnet sind;
Fig. 12 eine Darstellung ähnlich Fig. 9 im größeren Maßstab, perspektivisch dargestellt;
Fig. 13 Vorbereitung des Ausgangsstoffes und Bildung der Ausgangsmatrix, Fermentation, Verpackung; Fig. 14 Vorbereitung des Ausgangsstoffes und Bildung der Austragsmatrix, Fermentation, Verpackung, und
Fig. 15 Vorbereitung des Ausgangsstoffes und Bildung der Austragsmatrix, Fermentation, Verpackung;
Mit dem Bezugszeichen 1 ist ein Teil eines Extruders dargestellt, der mehrere im Einzelnen nicht dargestellte Austrittsdüsen aufweist, aus denen bei der dargestellten Ausführungsform insgesamt vier Produktstränge 2 heraustreten, die sich unter dem Einfluss der Schwerkraft zu einem chaotischen Haufwerk 3 vereinigen. Je nach Bedarf können die Produktstränge 2 zeit- oder volumenbestimmt unterteilt, insbesondere abgeschnitten werden, wonach das Haufwerk 3 intermittierend abtransportiert wird.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 2 ist eine gegebenenfalls motorisch bewegliche Düse 4 dargestellt, wobei mehrere Produktstränge 5 parallel und mit Abstand zueinander angeordnet sind. Die Düse 4 bringt bei der dargestellten Ausführungsform den Produktstrang 6 im rechten Winkel zur Längsachse der Produktstränge 5 aus. Mehrere solcher Lagen von Produktsträngen 5, 6 können übereinander und/oder nebeneinander angeordnet sein und sich zu einem Körper ergänzen.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 3 sind vier Düsen 7 parallel und mit Abstand zueinander angeordnet und einem nicht dargestellten Extruder zugeordnet, aus dem Produktstränge 8 heraustreten und beispielsweise zeit- oder volumengesteuert abgetrennt werden. Die Produktstränge 8 können sich zu einem chaotischen Haufwerk 9 vereinigen oder aber in sonstiger Weise zu einem Produktkörper vereinigt werden.
Fig. 4 zeigt eine Lochplatte 10, die einem nicht dargestellten Extruder zugeordnet ist. Die Lochplatte 10 weist im Durchmesser unterschiedliche Austrittsöffnungen 1 1 auf, aus denen Produktstränge heraustreten.
Bei der Darstellung in Fig. 5 ist mit 12 ein Teil eines Extruders dargestellt, der Düsen 13 gleichen oder unterschiedlichen Durchmessern aufweist, aus denen Produktstränge heraustreten. In Förderrichtung nachgeschaltet ist ein rotierendes Messer 14, das die Produktstränge zerteilt. Diese können dann einzeln wegtransportiert oder zu einem Körper im beliebigen Winkel zueinander zusammengefügt werden.
Fig. 12 zeigt ein Produkt 15, das aus mehreren übereinander angeordneten Schichten von Produktsträngen besteht. Zwischen den Hohlräumen wächst bei der dargestellten Ausführungsform ein Pilzmyzel 16. Aus Gründen der Vereinfachung ist dies nur an zwei Stellen dargestellt. Selbstverständlich wächst der entsprechende Pilz in den verschiedenen Hohlräumen des Produktkörpers 15.
Fig. 6 zeigt ein weiteres chaotisches Haufwerk 17 aus einem praktisch endlosen Strang, während in Fig. 7 ein Haufwerk 18 aus zerteilten Produktsträngen dargestellt ist. In Fig. 8 besteht das Haufwerk 19 aus zerteilten Produktsträngen.
Die Fig. 9, 10 und 11 zeigen verschiedene Produktkörper. Beispielsweise ist der Produktkörper 20 in Fig. 9 ähnlich aufgebaut wie der Produktkörper in Fig. 12 und besteht aus mehreren Lagen von jeweils rechtwinklig mit ihren Längsachsen zueinander verlaufenden Produktsträngen, was auch für die Ausführungsform nach Fig. 10 gilt, während bei der Ausführungsform nach Fig. 11 der Produktkörper 21 aus im spitzen Winkel zueinander verlaufenden Produktsträngen 22 besteht. Die Winkel können aber auch von Lage zu Lage verschieden sein.
Die in den Patentansprüchen und in der Beschreibung beschriebenen sowie aus der Zeichnung ersichtlichen Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebigen Kombinationen für die Verwirklichung der Erfindung wesentlich sein. Bezugszeichen
Extruder
Produktstrang, Strang, Matrixstrang, Mesostrukturelement, Strukturierungselement
Haufwerk
Düse
Produktstrang, Strang, Matrixstrang, Mesostrukturelement, Strukturierungselement Düse
Produktstrang, Strang, Matrixstrang, Mesostrukturelement, Strukturierungselement
Haufwerk
Lochplatte
Austrittsöffnung
Extruder
Düse
Messer
Produkt, Produktkörper, Körper Pilz, Pilzmyzel, Mikroorganismus, Netzwerkstrukturen
Haufwerk
Produktkörper, Produkt, Körper Produktstrang, Strang, Matrixstrang, Mesostrukturelement, Strukturierungselement
Kanäle, Poren, Hohlräume, ungefüllte Kavitäten
Literaturverzeichnis
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[5] Zieger, T. (1986). Versuche zur Herstellung von Tempe gembus und Meidouzha. Diplomarbeit ausgeführt am Institut für Lebensmitteltechnologie der Universität Hohenheim.

Claims

Patentansprüche
1 . Verfahren zum Herstellen eines Produkts aus einem oder mehreren biologischen Stoffen oder Mischungen derselben, die, ggf. nach dem Reinigen, nach Einstellung der Trockenmasse, ggf. anschließendem thermischen Behandeln wie beispielsweise Kochen sowie Zerkleinern und ggf. weiterem Vorprozessieren zur Veränderung der Materialeigenschaften und/oder der ernährungsphysiologischen Eigenschaften des Ausgangsstoffes, extrudiert werden, und durch den Extrudiervorgang eines Strangs (5, 6, 8) oder von Strängen zu einer Ausgangsmatrix angeordnet werden, die ganz oder teilweise nach außen offene Kanäle, Poren oder Hohlräume aufweist, in denen oder zwischen denen ein oder mehrere Pilz/Pilze (16) und ggf. weitere fermentierende Mikroorganismen wachsen, die vor, während oder nach dem Extrusionsvorgang in oder auf die Ausgangsmatrix in Form der vegetativen oder Dauerform ein- bzw. aufgebracht werden und sich besagter/besagte Pilz/Pilze mit der Ausgangsmatrix ver netzt/vernetzen und/oder in diese einwachsen während die besagte Ausgangsmatrix einem Fermentationsverfahren oder Co-Fermentationsverfahren unterzogen wird und durch das Vernetzen und/oder Einwachsen des Pilzes/der Pilze die Textur und/oder die Festigkeit des Produkts maßgeblich geprägt und/oder mitgeprägt wird und dass das aus der Ausgangsmatrix hergestellte Produkt anschließend, bei Bedarf in vorbestimmten Dimensionen zerteilt, verpackt und weiteren Verwendungszwecken zugeführt wird.
2. Verfahren zur Herstellung eines strukturierten Körpers (15), der mit ungefüllten Kavitäten (offene Kanäle, Poren oder Hohlräume) (23) durchzogen, fest und fermentiert ist, und gebildet auf der Basis von modulierbaren Massen (gleichbedeutend mit Ausgangsstoff), dadurch gekennzeichnet, dass
(a) mindestens eine, den Körper aufbauende, rheologisch und texturell einstellbare, modulierbare Masse eine gerichtete oder ungerichtete, hinsichtlich Anordnung in weiten Bereichen frei einstellbare Mesostruktur (gleichbedeutend mit Ausgangsmatrix) bildet, die das Substrat (gleichbedeutend mit Ausgangsmatrix) sowie die Kavitäten (gleichbedeutend mit Poren, Kanäle, Hohlräume) für eine oder mehrere Fermentationen und eine für die Gesamttextur mitentscheidende Grundstruktur (gleichbedeutend mit Ausgangsmatrix) bildet;
(b) durch die Einführung mindestens einer Co- und/oder überlagerten Mikrostruktur (gleichbedeutend mit Pilzmyzel oder Netzwerkstruktur), induziert durch eine oder mehrere Fermentationen, derart, dass teilweise oder komplett zusammenhängende, filamentartige, durch Pilzwachstum verursachte Netzwerkstrukturen (16) (gleichbedeutend mit Mikroebene) in, auf und zwischen den Me- sostrukturelementen (5) (gleichbedeutend mit extrudierten Strängen oder Strangstücken) erzeugt werden;
(c) durch Wahl des Volumenanteils ungefüllter Hohlräume, Kanäle oder Poren, Kompartimente am Gesamtobjekt, durch Wahl deren Anordnung sowie durch Wahl des Verhältnisses zwischen Mesostrukturoberfläche und Mesostrukturvolumen das Wachstum des Myzels (16) insgesamt sowie die Durchdringung und Richtung der Mesostruktur mit Myzel und somit in ihrer Gesamtheit die Netzwerkstrukturen einstellbar sind und
(d) die Gesamtheit der Strukturierungselemente auf Mikro- und Mesoebene im Zusammenspiel eine einstellbare (i) Verfestigung, (ii) Theologische Eigenschaften und (iii) sensorisch relevante Texturierung bewirken.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die biologischen Stoffe, oder Mischungen dieser, ggf. auch mit Zusätzen weiterer Stoffe, solche Stoffe umfassen, die dem/den Pilz/Pilzen bzw. deren Sporen/Dauerformen und ggf. dem/den Mikroorganismus/Mikroorganismen bzw. deren Dauerformen aufgrund der stofflichen Zusammensetzung sowie des eingestellten Trockenmassegehalts und/oder weiterer geeigneter Behandlungsschritte ein erwünschtes Auskeimen und/oder Wachstum und/oder metabolische Aktivität erlauben und/oder fördern, wie beispielsweise biologische Stoffe, oder Mi- schungen dieser, mit erhöhtem Proteingehalt in der Trockenmasse, wie beispielsweise Erbsen, Soja, Quinoa, Kichererbsen, Tofu, Seitan, Gluten, Frischkäsemassen, Schmelzkäsemassen, Ricotta und/oder mit erhöhtem Fasergehalt in der Trockenmasse, wie beispielsweise Okara, Treber, Vollkomgetreidepro- dukten, weitgehend unlösliche Reststoffe aus der FetWProteinextraktion und/oder erhöhtem Fettgehalt in der Trockenmasse, wie beispielsweise Mandeln, Cashew, Soja und/oder hohem Kohlenhydratgehalt in der Trockenmasse, wie beispielsweise Weizen oder andere Cerealien oder Pseudo-Cerealien und/oder Hydrokolloid-basiert wie beispielsweise Gele basierend auf Gelatine, Pektin, Stärke, ggf. mit weiteren Zusätzen und/oder Pasten-basiert wie beispielsweise Pasten auf Basis konzentrierter Dispersionen beliebiger Pulver oder Pulvermischungen wie beispielsweise Milchprotein, Molkenproteinisolat oder pflanzliche Proteinkonzentrate oder -isolate, ggf. mit weiteren Zusätzen und/oder bereits fermentiertes, anschließend wieder zerkleinertes Material, wobei jeweils die Einstellung des Wassergehalts derart erfolgt, dass die Stoffe eine Fließgrenze aufweisen oder dass die Fließgrenze thermisch induziert wird, beispielsweise im Form von thermoreversibler Gelierung.
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Wachstum und/oder die metabolische Aktivität des/der in den Poren, Kanälen oder Hohlräumen der Ausgangsmatrix wachsenden Pilzes/Pilze (16) und/oder der in, auf oder zwischen dem Strang/den Strängen/den Strangstücken wachsenden oder metabolisch aktiven Mikroorganismen thermisch und/oder durch Begasen mit beispielsweise CO2, N2 oder Mischungen daraus und/oder durch Veränderung der Fermentationsbedingungen wie die relative Luftfeuchte und/oder Temperatur und/oder durch Auffüllen der Poren, Kanäle, Hohlräume und/oder durch eine Hochdruckbehandlung und/oder durch Kühlen und/oder durch Gefrieren und/oder durch andere geeignete Methoden, während oder nach der Fermentation gesteuert und/oder teilweise oder vollständig beendet wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei verzehrbaren Produkten der Geschmack und/oder die Textur über den/die in den Poren, Kanälen und/oder Hohlräumen (23) gewachsenen Pilz/gewachsene Pilze (16) und/oder durch weitere, in den Poren, Kanälen, Hohlräumen und/oder in den Ausgangsstoff/die Ausgangsstoffe eingebrachte Mikroorganismen und/oder durch die Dauer und/oder den Temperaturverlauf des Fermentationsvorgangs und/oder durch die Einstellung des Wassergehalts des Produkts während oder nach der Fermentation und/oder durch die Zusammensetzung des biologischen Ausgangstoffs und/oder durch den Volumenanteil an Poren, Kanälen, Hohlräumen in der Ausgangsmatrix und/oder durch die Anordnung der Poren, Kanäle, Hohlräume und/oder durch die Quantität der Grenzfläche zwischen der Gesamtheit der Strängen und der Gesamtheit der Poren, Kanäle, Hohlräume und/oder durch den/die Durchmesser der Stränge und/oder durch Gasaustausch mit der Umgebung und/oder durch eine die Rheologie des Ausgangsstoffs einstellende prozesstechnische Vorbehandlung gesteuert wird.
6. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Wassergehalt der Ausgangsmatrix während oder nach dem Fermentationsvorgang verändert wird.
7. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass durch den Extrudiervorgang gleichzeitig und/oder in parallelen und/oder folgenden Extrudierverfahrensschritten ein Körper (15) als Ausgangsmatrix hergestellt wird, der aus mehreren über- und/oder neben- und/oder hintereinander anliegenden extrudierten Strängen besteht, die sich materialmäßig oder funktionell einstückig an ihren einander liegenden Oberflächen verbinden und zwischen sich Hohlräume, Kanäle oder Poren bilden, in denen der/die Pilz/Pilze (16) sich anordnet/anordnen.
8. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der biologische Ausgangsstoff oder die biologischen Ausgangsstoffe während des Extrudiervorganges in Form eines Endlosstrangs anschließend auf vorbestimmte Größe/Größen zerkleinert wird.
9. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Wachstum und/oder die metabolische Aktivität des Pilzes/der Pilze (16) nach einer für den jeweiligen Ausgangsstoff vorgesehenen Zeitspanne unterbrochen und/oder verändert und/oder gesteuert wird bzw. ist.
10. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die vom Pilz/von den Pilzen nicht ausgefüllten Poren, Kanäle oder Hohlräume während oder nach dem Fermentationsvorgang mit Geschmacksstoffen und/oder Vitaminen und/oder Antioxidantien ganz oder teilweise aufgefüllt werden.
11. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgangsmatrix aus dem Ausgangsstoff Okara wie folgt hergestellt wird:
- Schritt 1 : als Rohmaterial wird Okara mit einem Trockengehalt von 15 bis 25 [% Gewichtsanteil] verwendet, so wie es bei der Sojamilch- und Tofuherstellung anfällt;
- Schritt 2: das Okara wird unter konstantem Rühren auf 95+/-1 [°C] erhitzt und dort für 60+/-1 [Minuten] gehalten. Anschließend wird die Masse weiter gerührt und auf 40+/-1 [°C] abgekühlt; - Schritt 3: der pH der Okaramasse wird mittels Addition von Milchsäure (80 [%, Gewichtsanteil]) auf 5.2+/-0.1 eingestellt;
- Schritt 4: das behandelte Okara wird durch ein Filtertuch mit einer Maschengröße von 0.5 [Millimeter] gepresst, um ein Trockengehalt von 25+/-0.5 [%, Gewichtsanteil] zu erhalten;
- Schritt 5: die Masse wird in Pacojetbehälter umgefüllt und bei -22 bis -25 [°C] eingefroren; die gefrorene Masse wird mit dem Pacojet PJ2E (Pacojet AG, Zug, Switzerland) unter Verwendung des „Standard“ Pacossier-Flügel und des Spritzschutzes mit Vorabstreifer zerkleinert; dabei wird die Partikelgröße auf ein D90 von 600 bis 800 [Mikrometer], reduziert; die Partikelgrößenmessung erfolgt in einem Beckmann Coulter Counter LS 13320, mit Wassermodul bei 20+/-1 PC];
- Schritt 6: pro 1500+/-10 [g] Okaramasse werden 10+/-0.1 [g] Rhizopus oli- gosporus Starterkultur (Makrobiotik Hohrenk, Deutschland) hinzugefügt;
- Schritt 7: die Masse wird in einem Kennwood Major Swiss Edition Mixer während 5 [Minuten] auf Stufe 5 gemixt, und anschließend in einen sterilen Plastik beutel mit einer Schichtdicke von 25 [mm] umgefüllt, auf einen Druck von 200 [mBar] vakuumiert und auf eine Temperatur von 20+/-1 [°C] gebracht;
- Schritt 8: die Masse wird durch eine aufgeschnittene Ecke des Plastikbeutels möglichst luftfrei in rohrförmige Extrusionskartuschen umgefüllt;
- Schritt 9: die umgefüllte Okaramasse (auch als Substrat bezeichnet) wird bei 20+/-1 [°C] gehalten und ist bereit für die Extrusion; - Schritt 10: anschließend wird die Masse durch eine 1.8 [Millimeter] Düse extrudiert, und damit schichtweise auf einer Glas-, Stahl- oder Plastikplatte ein durch ein CAD-Programm definiertes Objekt aufgebaut; der Prozess verläuft analog zu dem Fused-Deposition-Modeling Verfahren beim 3D-Druck, dabei werden zweidimensionale Schichten aufeinander aufgebaut, um dreidimensionale Objekte zu generieren; dies geschieht bei einer Umgebungstemperatur von 20+/- 1 [°C] und einer Luftfeuchtigkeit von 85 [%];
- Schritt 11 : die generierten Objekte werden in einen Inkubator (Binder APT.Iine™, mit Mikroprozessorprogramm RD3, Binder GmbH, Deutschland) transferiert und für 48+/-2 [Stunden] bei 25+/-1 [°C] und 85 [%] Luftfeuchtigkeit fermentiert. Die Objekte werden während der Fermentation mit Backtrennpapier (Typ irrelevant) abgedeckt;
- Schritt 12: nach der Fermentation werden die Objekte in sterile Plastiksäcke transferiert und bei 200 [mBar] vakuumiert;
- Schritt 13: die befüllten und vakuumierten Beutel werden auf -17 bis -19 [°C] schockgefroren, und bei dieser Temperatur bis zur Verwendung gelagert.
12. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die extrudierten Stränge (8) in vorbestimmte Größen in einem nachgeschalteten Verfahren, beispielweise durch ein rotierendes Messer (14), nach dem Strangaustritt zerteilt werden.
13. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mit Pilzmyzel/Pilzmyzelien (16) nach der Fermentation durchdrungenen, vormals leeren Poren, Kanäle oder Hohlräume (23) teilweise oder vollständig mit einem fließfähigen und/oder sich teilweise oder vollständig verfestigenden Material versehen werden, wobei die Verfestigung über eine zusätzliche Fermentation mithilfe eines weiteren bioaktiven Organismus, enzymatisch, über thermoreversible Mechanismen, ionisch induziert, durch Erhitzen oder durch andere Verfahren, vorgenommen wird.
14. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausgangsstoff für die Ausgangsmatrix mittels Extrusions-, Co-Extrusions- oder Multi-Extrusionsverfahren zu einem Produktstrang und/oder Produktsträngen und/oder Produktstrangstücken extrudiert wird, wobei der Produktstrang anschließend als Endlosstrang erhalten bleibt oder in Einzelstücke zerfällt und/oder zerteilt wird und die Temperatur des Produktstrangs und/oder der Produktstränge und/oder der Produktstrangstücke unmittelbar beim Düsen- oder Lochplattenaustritt 2 bis 99.5 [°C], bevorzugt 5 bis 99 [°C], bevorzugter 7 bis 80 [°C], bevorzugter 10 bis 70 [°C], bevorzugter 12 bis 60 [°C], bevorzugter 12 bis 45 [°C], am bevorzugtesten 15 bis 25 [°C] beträgt.
15. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der darauffolgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Düse oder die Düsen und die Auflage, auf der der/die aus der Düse oder den Düsen ausgebrachte/n Ausgangsstoff/Ausgangsstoffe ausgebracht wird, relativ zueinander beweglich sind, so dass eine entweder chaotische, ein zufälliges Haufwerk (18) formende oder eine vorbestimmte Verteilung der ausgebrachten Matrixstränge in vorbestimmten Winkelzuordnungen (beispielsweise 20, 21 ) zueinander vorgenommen wird.
16. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der oder die extrudierten Stränge oder Strangstücke geschäumt sind mit Gaseinschlüssen, die verursacht sind durch ein Expandieren eines komprimierten Gases, beispielsweise CO2, N2O oder durch Gasbildung im Rahmen einer Fermentation, wie beispielsweise CO2, durch Aufschäumen des Materials vor dem Ausbringen in das Produkt, beispielsweise mit CO2, O2, N2, Luft oder durch eine chemische Reaktion, wie beispielsweise die eines Carbonats mit einer Säure oder durch das Expandieren von Wasser zu Wasserdampf innerhalb der Stränge oder Strangstücke.
17. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Fermentationsvorgang des Produktes bei Temperaturen zwischen 10 und 50 [°C] durchgeführt wird, bevorzugt zwischen 12 und 45 [°C], weiterhin bevorzugt zwischen 15 und 35 [°C], weiterhin bevor- zugt zwischen 15 und 32 [°C], insbesondere zwischen 18 und 28 [°C] und bei einigen Fermentationen die Temperatur während der Fermentation verändert wird.
18. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fermentation bei einer relativen Umgebungsfeuchte zwischen 30 und 100 [%] durchgeführt wird, bevorzugt zwischen 30 und 98 [%], insbesondere zwischen 40 und 95 [%], weiterhin bevorzugt zwischen 60 und 95 [%], zum Beispiel insbesondere zwischen 75 und 95 [%], bezogen auf die das Produkt umgebende Atmosphäre.
19. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die für die Fermentation eingesetzten Pil- ze/Pilzsporen/Schimmelpilze/Schimmelpilzsporen aus der Gattung Rhizopus, beispielsweise Rhizopus oligosporus, Rhizopus stoionifer, Rhizopus oryzae, Rhizopus arrhizus und/oder aus der Gattung Actinomocur, beispielsweise Acti- nomocur elegans spp. meitauza und/oder aus der Gattung Aspergillus, beispielsweise Aspergillus oryzae und/oder aus der Gattung Penicillium, beispielsweise Penicillium candidum, Penicillium camemberti, Penicillium roquefor- ti, Penicillium glaucum, und/oder aus der Gattung Geotrichum, beispielsweise Geotrichum candidum, und/oder aus einer anderen Gattung, die geeignet ist, die Textur und/oder Sensorik des Produkts zu verändern, sowie die für die mikrobielle Fermentation oder Co-Fermentation eingesetzten Mikroorganismen aus der Gattung Bacillus, beispielsweise Bacillus subtilis spp. natto und/oder aus der Gattung Neurospora, beispielsweise Neurospora intermedia und/oder aus der Gattung Lactobacillus, beispielsweise Lactobacillus bulgaricus, Lactobacillus reuteri und/oder aus der Gattung Lactococcus, beispielsweise Lac- tococcus lactis und/oder aus der Gattung Propionibacterium, beispielsweise Propionibacterium freudenreichhii und/oder aus der Gattung Zymomonas, beispielsweise Zymomonas mobilis und/oder aus der Gattung Leuconostoc, beispielsweise Leuconostoc mesenteroides und/oder aus einer anderen Gattung, die geeignet ist, die Textur und/oder Sensorik des Produkts zu verändern, stammen.
20. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Beimpfung/Inokulation der Ausgangsmatrix mit Pilzmyzel und/oder Pilzsporen und/oder Schimmelpilzmyzel und/oder Schimmelpilzsporen derart erfolgt, dass sie beispielsweise dem Ausgangsstoff zugemischt sind und/oder auf die Ausgangsmatrix aufgesprüht werden und/oder das Produkt in und/oder mit einer Suspension genannten Pilzmyzels und/oder genannter Pilzsporen und/oder genannten Schimmelpilzmyzel und/oder genannter Schimmelpilzsporen getränkt wird.
21. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausgangsstoff im Extrusionsprozess durch Düsen oder Öffnungen, wie beispielsweise in einer Lochplatte (12), mit einem lichten Durchmesser von 0.4 bis 9 [Millimeter], bevorzugt 0.5 bis 7 [Millimeter], bevorzugt 0.8 bis 5 [Millimeter], bevorzugt 1 bis 3.5 [Millimeter], nochmals bevorzugt zwischen 1 und 2.5 [Millimeter], insbesondere 1.1 bis 2 [Millimeter], hindurch gefördert wird, wobei die Durchmesser der Öffnungen im Falle paralleler oder konsekutiver Extrusionsvorgänge gleiche oder unterschiedliche Durchmesser aufweisen.
22. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Trockenmasse des Produkts bei Beginn der Fermentation bevorzugt 0.5 bis 70 [Gewichtsprozent], in einer bevorzugteren Ausführung 1 bis 60 [Gewichtsprozent], in einer noch bevorzugteren Ausführung 1.5 bis 55 [Gewichtsprozent], in einer noch bevorzugteren Ausführung 2 bis 50 [Gewichtsprozent], in einer noch bevorzugteren Ausführung 3 bis 50 [Gewichtsprozent], in einer noch bevorzugteren Ausführung 5 bis 45 [Gewichtsprozent], in einer noch bevorzugteren Ausführung 7 bis 40 [Gewichtsprozent], am bevorzugtesten 15 bis 40 [Gewichtsprozent] beträgt.
23. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die teilweise oder komplett zusammenhängenden, filamentartigen, durch Pilzwachstum verursachte Netzwerkstrukturen bildende Fermentation mit einer oder mehrerer Pilzkulturen erfolgt, und einen Volumenanteil am Volumen der ungefüllten Kavitäten von mindestens 0.1 [%] umfasst.
24. Nach dem Verfahren gemäß Anspruch 1 oder einem der vorhergehenden Ansprüche hergestelltes Produkt (15), das aus mindestens einer Lage, vorzugsweise aus zwei oder mehr Lagen, von extrudierten und miteinander, materialmäßig oder funktionell, einstückig verbundenen Strängen oder Strangstücken aus einem oder mehreren biologischen Material/Materialien und einem oder mehreren Pilz/Pilzen/Schimmelpilz/Schimmelpilzen und ggf. Mikroorganismen besteht, wobei zwischen benachbarten extrudierten Strängen der Ausgangsmatrix, ganz oder teilweise, nach außen offene Hohlräume, Poren oder Kanäle vorhanden sind, die von dem/den betreffenden Pilz/Pilzen/Pilzmyzel und/oder Mikroorganismus/Mikroorganismen beziehungsweise von dessen/deren Ausscheidungsprodukten ganz oder teilweise ausgefüllt sind.
25. Produkt nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass bei verzehrbaren Produkten der Geschmack und/oder die Textur über den/die in den Poren, Kanälen und/oder Hohlräumen eingebrachten Pilz/eingebrachten Pilze (16) und/oder durch weitere, in den Poren, Kanälen, Hohlräumen und/oder in den Ausgangsstoff/die Ausgangsstoffe eingebrachte Mikroorganismen und/oder durch die Dauer und den Temperaturverlauf des Fermentationsvorgangs und/oder durch die Einstellung des Wassergehalts des Produkts während oder nach der Fermentation und/oder durch die Zusammensetzung des biologischen Ausgangsstoffs und/oder durch den Volumenanteil an Poren, Kanälen, Hohlräumen in der Ausgangsmatrix und/oder durch die Anordnung der Poren, Kanäle, Hohlräume und/oder durch die Quantität der Grenzfläche zwischen Strängen und Poren, Kanälen und Hohlräumen und/oder durch den/die Durchmesser der Stränge und/oder durch Gasaustausch mit der Umgebung und/oder durch eine die Rheologie des Ausgangsstoffs einstellende prozesstechnische Vorbehandlung definiert ist.
26. Produkt nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Lagen oder Schichten von extrudierten Produktsträngen in vorbestimmten oder chaotischen Winkel-Anordnungen über- und/oder neben- und/oder hintereinander angeordnet sind.
27. Produkt nach Anspruch 24 oder 25, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausgangsstoff für die Ausgangsmatrix aus biologischen Stoffen oder Mischungen dieser besteht, die dem/den Pilz/Pilzen bzw. deren Sporen/Dauerformen und ggf. dem/den Mikroorganismus/Mikroorganismen bzw. deren Dauerformen auf- grund der stofflichen Zusammensetzung sowie des eingestellten Trockenmassegehalts und/oder weiterer geeigneter Behandlungsschritte ein erwünschtes Auskeimen und/oder Wachstum erlauben und/oder fördern, wie beispielsweise biologische Stoffe mit erhöhtem Proteingehalt in der Trockenmasse, wie beispielsweise Erbsen, Soja, Quinoa, Kichererbsen, Tofu, Seitan, Frischkäsemassen, Schmelzkäsemassen, Ricotta und/oder mit erhöhtem Fasergehalt in der Trockenmasse, wie beispielsweise Okara, Treber, Vollkorngetreideprodukten, weitgehend unlösliche Reststoffe aus der FetWProteinextraktion und/oder erhöhtem Fettgehalt in der Trockenmasse, wie beispielsweise Mandeln, Cashew, Soja und/oder hohem Kohlenhydratgehalt in der Trockenmasse, wie beispielsweise Weizen oder andere Cerealien oder Pseudo-Cerealien und/oder Hydrokolloidgele wie beispielsweise Gele basierend auf Gelatine, Pektin, Stärke und/oder Pasten wie beispielsweise konzentrierter Dispersionen beliebiger Pulver wie beispielsweise Milchprotein, Molkenproteinisolat oder pflanzliche Proteinkonzentrate oder -isolate, wobei jeweils die Einstellung des Wassergehalts derart erfolgt, dass die Stoffe eine Fließgrenze aufweisen.
28. Produkt nach Anspruch 24 oder einem der darauffolgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil der Hohlräume, Kanäle oder Poren 20 bis 85 [%, Volumenanteil], bevorzugt 20 bis 75 [%, Volumenanteil], nochmals bevorzugt von 25 bis 75 [%, Volumenanteil], nochmals bevorzugt zwischen 25 und 70 [%, Volumenanteil], insbesondere bevorzugt mit 25 bis 60 [%, Volumenanteil], am bevorzugtesten mit 30 bis 55 [%, Volumenanteil] beträgt.
29. Produkt nach Anspruch 24 oder einem der darauffolgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Festigkeit des Produkts gemessen nach der Fermentation verglichen mit der Festigkeit der zugrundeliegenden Ausgangsmatrix vor der Fermentation um mindestens den Faktor 20, bevorzugt um mindestens den Faktor 12, bevorzugter um mindestens den Faktor 8, noch bevorzugter um mindestens den Faktor 5, noch bevorzugter um mindestens den Faktor 3.5, noch bevorzugtester um mindestens den Faktor 2, noch bevorzugter um mindestens den Faktor 1.5, noch bevorzugter um mindestens den Faktor 1.2, am bevorzugtesten um mindestens den Faktor 1.1 zunimmt, wobei die Festigkeit als maximale Kraft ermittelt wird mit einer Penetrationsmessung mittels einer flachen, runden Zylindergeometrie mit einem Durchmesser von 8 Millimeter, die mit einer Geschwindigkeit von 0.5 cm pro Sekunde in einen Produktkörper der Dimension 20 Millimeter x 20 Millimeter x 20 Millimeter mit einer Penetrationstiefe von 10 Millimeter bei Raumtemperatur penetriert.
30. Verwendung eines Produktes nach Anspruch 24 oder einem der Ansprüche 25 bis 29, dadurch gekennzeichnet, dass das Produkt als Fleischersatz verwendbar ist.
31. Verwendung eines Produktes nach Anspruch 24 oder einem der Ansprüche 25 bis 29, dadurch gekennzeichnet, dass das Produkt als fleischähnliches Paddy verwendet wird.
32. Verwendung eines Produktes nach Anspruch 24 oder einem der Ansprüche 25 bis 29, dadurch gekennzeichnet, dass das Produkt als streichfähige, strukturierte Masse, beispielsweise als Frischkäse oder Brotaufstrich, verwendet wird.
33. Verwendung eines Produktes nach Anspruch 24 oder einem der Ansprüche 25 bis 29, dadurch gekennzeichnet, dass das Produkt als Lasagneblätter, Nudeln oder andere teigwarenähnliche Produkte dient.
34. Verwendung eines Produktes nach Anspruch 24 oder einem der Ansprüche 25 bis 29, dadurch gekennzeichnet, dass das Produkt als geschmacksgebendes Pulver nach Vermahlen in Suppen, in Saucen oder als Gewürzmittel verwendet wird.
EP19755801.8A 2019-02-13 2019-07-23 Verfahren zum herstellen eines produkts aus einem oder mehreren biologischen stoffen oder mischungen derselben, ein nach diesem verfahren hergestelltes produkt und verwendung eines derartigen produkts Pending EP3923741A1 (de)

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CH00180/19A CH715836A2 (de) 2019-02-13 2019-02-13 Verfahren zur Herstellung eines strukturierten, fermentierten Körpers.
PCT/EP2019/000226 WO2020164680A1 (de) 2019-02-13 2019-07-23 Verfahren zum herstellen eines produkts aus einem oder mehreren biologischen stoffen oder mischungen derselben, ein nach diesem verfahren hergestelltes produkt und verwendung eines derartigen produkts

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