WO2024188909A1 - Protein-containing texturate and process for production thereof - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a protein-containing texturate, in particular from vegan proteins, and a process for its production.
- Plant proteins in the form of isolates or concentrates are now used for a variety of meat substitute products. This is due on the one hand to an increased demand for a vegetarian or vegan diet and on the other hand to consumer desire for sustainable and resource-saving agriculture.
- products based on vegetable proteins are manufactured by dry or wet extrusion. Dry extrusion is carried out at high temperatures T > 130 °C and a moisture content ⁇ 30 %. A short, narrow die without cooling is used for the extrusion. This enables the production of directly expanded products, so-called TVP (textured vegetable proteins). In dry form, they are rather irregular, porous and glassy and, after being rehydrated, are further processed into the final products. The final product has a sponge-like structure without significant anisotropy with either no or very short fibres. They bear little resemblance to the sensory properties of meat analogues and are often used in blended products (e.g. burger patties, etc.) rather than for whole products.
- blended products e.g. burger patties, etc.
- Moisture extrusion is the current technology used by the industry to produce fibrous plant protein-based products.
- the resulting products often provide a satisfactory base, exhibiting an anisotropic, meat-like structure, texture and appearance.
- the mass is pressed after kneading through an elongated cooling slot die or an extended cooling couettes die.
- the protein-based matrix is extruded at relatively high temperatures (T > 130 °C) and high water contents (>50%) in the screw section of the extruder and then forced to flow through a subsequent cooling die in which the material is continuously cooled (typically to below ⁇ 100 °C at the die outlet) in order to avoid expansion which could destroy the fibrous structures produced in the die section.
- the resulting products have fiber-like structures of only a short length, whereas real meat consists of longitudinal fibers of up to 12 cm in length.
- the length of the fibers in the plant proteins can be increased somewhat, but the resulting end product is very compact, hard and has a very strong elasticity, which does not lead to the desired mouthfeel of the meat products.
- An example of a meat-like product, but which is made from vegetable proteins, are products whose meat equivalent is called beef jerky, crispy jerky, jerky chips or beef chips and is summarized below under beef jerky.
- the process presented here can also be used to process combinations of different protein mixtures into texturates that have the fiber lengths and adjustable texture characteristic of beef jerky.
- the finished products are either deep-fried, roasted, dried or dry-coated.
- protein mixture means a plant protein mixture. Such a plant protein mixture is usually obtained from a single plant species in the manufacturing process, although contamination from other plants may occur to a small extent.
- a "plant protein” includes a plant protein mixture from the respective plant, otherwise it is referred to as a "single plant protein".
- the mixture can also contain other components such as starch, sugar, fiber, minerals, fats and oils.
- Individual amino acids can also be part of the protein mixture. The respective amounts are defined in more detail below in the terms concentrate and isolate.
- a "pea protein” or a pea-based vegetable protein is a protein mixture which essentially comprises pea, pea components or proteins of the pea plant and has been processed accordingly.
- a protein mixture can be obtained from the plant species as such, but can also be the result of a side stream.
- various side streams, press cakes and residues that can be used as protein source and thus represent protein mixtures within the meaning of this definition. These include, among others - without an exhaustive list - residues from sugar production, the production of alcoholic beverages such as beer and wine, residues and side streams from oil production such as soy oil, coconut oil and rapeseed oil, or plant-based milk production such as oat milk, pea milk or field bean milk.
- okara sey pulp
- almond pulp oat pulp
- coconut pulp/meat sunflower cake
- rapeseed cake linseed flour
- hemp cake cashew residues and peanut cake
- corn gluten flour whey protein, casein micelles, potato fruit water, chickpea pulp, lentil residues, spent brewer's yeast and spent malt (beer driver).
- plant proteins that can be processed as concentrate, as isolate (see the definitions there) or in other forms as protein mixtures include, but are not limited to, textured soy protein, tempeh, hydrolysed wheat protein, mycoprotein (fungal mycelium, e.g. from Fusarium venenatum), rice protein, potato protein, corn protein (zein protein), hemp protein, algae protein, e.g.
- spirulina or chlorella from spirulina or chlorella, rapeseed protein, sunflower protein, cottonseed protein, pumpkin seed protein, quinoa protein, amaranth protein, millet protein, spelt protein, oat protein, barley protein, lemna protein, cassava protein, coconut protein, macadamia protein, cashew protein, chia protein, linseed protein, sacha inchi protein, watermelon seed protein, pistachio protein and yeast protein.
- the proteins mentioned can in turn be divided into legume proteins and non-legume proteins.
- legume protein mixtures can be combined with non-legume protein mixtures and processed using the process presented.
- a legume protein is a protein mixture that is obtained from legumes. These include peas and broad beans, but also lentils, mung beans, chickpeas, white beans and peanuts. Soy also belongs to these, but - unless explicitly stated - should also be included under the term legume protein, although the cultivation of soybeans consumes significantly more resources than other legumes.
- a non-legume protein is a protein mixture that includes plant proteins that do not come from a legume. They are therefore obtained from other crops that are not listed as legumes in the above definition and do not constitute such.
- this also includes all other cereals and grains, for example oats, as well as hemp, potatoes, rice, hemp, pumpkin seeds, corn, but also rapeseed and sunflower. Proteins from algae, yeast, fungal mycelium and/or fungal fruiting bodies also fall under the category of non-legume proteins.
- protein mixtures from these plants are also referred to as other protein mixtures and are thus distinguished from protein mixtures from or with legumes.
- plant protein isolate and plant protein concentrate describe plant protein mixtures that differ in the concentration of the protein content.
- the other components of an isolate or concentrate are, for example, fats, sugars including starch and cellulose, which remain in the mixture when the concentrate or isolate is processed. The individual other components are reduced compared to the original concentration, but residues are still present in the isolate or concentrate in varying concentrations due to the different processing options. There is also a small amount of residual moisture in the isolate or concentrate.
- a plant protein isolate for example, is a mixture of a plant protein in which the concentration of the protein in the mixture is in the range of over 85% by weight, for example in the range of 87% to 97% by weight.
- the weight proportion of the plant protein is usually in the range of below 80% by weight or even below 70% by weight, for example in the range of 40% by weight, up to 75% by weight! or even up to approx. 80% by weight.
- a plant protein concentrate or plant protein isolate can be obtained from a plant species.
- the production process therefore not only significantly influences the concentration of the plant protein mixture, but also the composition of the other components and the residual moisture.
- additional functionality in protein composition, taste, textural composition, visual and/or haptic properties can be created by at least one further ingredient.
- the above-mentioned protein mixtures from the various carrier plants are mixed, both in terms of the different crops and also in terms of concentration.
- An example would be mixtures of pea protein and broad bean protein, but possibly also additions of wheat or rice protein to a protein mixture from soya or pea.
- ingredients such as salt, spices, additional starch, sugar, syrup, sugary fruit juices, fats or oils may be present. These can be added either as part of the raw mass at the beginning or alternatively or additionally during the processing. It has surprisingly been found that additions in particular Sugar, oils and salts, or ingredients containing salt or oil, e.g. grape juice concentrate or soy sauce, can not only lead to an adjustment in taste and/or a change in texture. These additional ingredients can be present in free form, but can also be bound in corresponding raw materials in a highly concentrated form, e.g. sugar in syrup.
- additional ingredients such as flavors, and/or additional protein or amino acid sources to adjust certain properties or improve human bioavailability.
- additional ingredients such as flavors, and/or additional protein or amino acid sources to adjust certain properties or improve human bioavailability.
- additional ingredients or additional components are referred to as additional ingredients or additional components.
- a base mix is a combination of a protein mixture, be it from one plant species, or mixtures of several plant species, as plant protein isolate, plant protein concentrate or a combination thereof, and water, which is added before and/or during processing.
- a protein mixture be it from one plant species, or mixtures of several plant species, as plant protein isolate, plant protein concentrate or a combination thereof, and water, which is added before and/or during processing.
- further protein mixtures, and/or at least one ingredient and/or at least one other component can be added.
- the mixture created in this way forms a dough, which is then further processed in an extruder.
- the individual components can also be fed into the extruder individually or as a mixture during extrusion.
- the base mixture is generally given in % by weight, based on the weight of all added ingredients.
- a base mixture of 50% by weight protein mixture and 50% by weight water is thus produced by mixing equal weight proportions of protein mixture and water.
- the total water content in the base mixture is slightly greater than 50% because the protein mixture itself contains some residual moisture.
- salts, sugars and fats added to the base mixture as these are also present in the protein mixture in varying quantities.
- the individual components in the basic mixture are slightly offset in terms of the proportions added. This is particularly true with regard to the water content, which is usually somewhat higher than the water added in the dough due to the residual moisture in the protein mixture, but can be lower in the finished texturate because some of the water has evaporated.
- the dough mass produced in the extruder particularly by kneading, which is then to be stretch-formed is referred to as extrudate or viscoelastic mass.
- the texturate then corresponds to the finished stretch-formed and otherwise processed extrudate.
- Fibers within the meaning of this application are elastic, cohesive layers that are aligned along a main direction, referred to as the fiber direction. Fibers within the meaning of this application have a strong anisotropy, which means that they can be detached or separated from the rest of the product if the fibers are pulled in a direction other than their fiber direction (e.g. from the transverse direction if they are aligned lengthwise, or vice versa). The fibers are thus relatively loose or detachable if they are pulled in a direction orthogonal to the fiber direction, and elastic and cohesive if they are pulled along the fiber direction. Individual fibers can be detached from the product by simply pulling with the hand.
- the fiber length is the maximum length of the layer that separates from the product without tearing and retains its strong anisotropy and elasticity in the fiber direction.
- the average fiber length is usually lower and follows a normal distribution. Unless otherwise stated, the fiber length mainly refers to the average fiber length.
- thermomechanical treatment A process during extrusion in which the dough is subjected to a specific range of temperatures while being mechanically processed.
- Mechanical processing may include kneading, rolling, rolling, upsetting, and other forms in which a force or torque is applied to the dough.
- the material is thereby stretched along the respective axis. If the stretching takes place after the exit of the extruder, the extrudate is stretched accordingly.
- the temperature that the protein mixture reaches during the thermomechanical treatment in the extrusion process refers to the material temperature unless otherwise stated.
- the inventor has recognized that tensile stresses occurring during the processing of plant proteins are more efficient in deformation than shear forces. Appropriate control of the occurrence and strength of these forces enables the creation of fibrous structures in protein mixtures that are not sufficiently textured in conventional systems due to insufficient deformation of the matrix.
- the resulting texturate has a long fiber-like structure with fiber lengths of greater than 8 cm and in particular greater than 10 cm and up to 30 cm, which are particularly similar to the fibers of meat, particularly muscle meat.
- the proposed method is based on a combination of a base mixture of wheat protein with one or more other protein mixtures as well as secondary components and water, which is extruded at a dry to medium moisture content (10% by weight to approx. 50% by weight) and at quite high material temperatures of more than 110 °C.
- a specially shaped nozzle is used, in particular without cooling, to generate a continuous elongation deformation that leads to the fiber formation according to the invention.
- a transverse or longitudinal velocity component of the hot mass in the nozzle is generated due to a changing shape and/or a decreasing cross-section.
- the temperature is above 100 °C and the pressure over a wider area within the nozzle is more than 5 bar.
- the resulting structure of the texturate has a meat-like characteristic, inter alia due to a fibrous structure whose length is greater than 8 cm and in particular greater than 10 cm.
- the water content of this texturate is in the range of less than 50% by weight, in particular less than 30% by weight.
- a directly expanded texturate is thus formed, which can be used after rehydration or after rolling to collapse the pores and produce compact fibrous final products. products.
- transverse and/or longitudinal stresses can be determined by the nozzle geometry.
- the extent of the transverse and/or longitudinal tensile stresses can be adjusted by varying the wall material (PTFE, ceramic or stainless steel) and by varying the design parameters listed in this application.
- longitudinal stretching stress refers to a stretching stress that is essentially parallel to the direction of advance.
- Transverse stretching is a stretching that is mainly perpendicular or transverse to the direction of advance of the material. In this way, the type and strength of the stretching stress can be adjusted, allowing protein mixtures that are otherwise difficult to generate to be textured.
- the fibrous structure of the texturate can then be adapted to the desired end product.
- the inventor now proposes an approach which is based on the dry extrusion presented here, but nevertheless leads to a result in which the texturate produced has a moisture content of less than 40% by weight, in particular in the range of 5% to 30% by weight, or even less than 25% by weight, while still achieving an average fiber length of 8 cm or more.
- the combination of the ingredients in the base mixture can be used to create an adjustable mouthfeel, texture and/or crispiness.
- the crispiness is caused by the higher glass transition temperature of the ingredients used, which is not present in conventional meat products.
- the glass transition temperature can be adjusted by the distribution of carbohydrates and proteins, so that when deep-fried, for example, crispy pieces are produced, similar to nuggets, where breading is normally needed to achieve this.
- the advantage of the proposed process is that a Maillard reaction and/or a positive taste and color formation can be generated, which makes the product very attractive and "innovative" overall.
- This flexibility means that different types of products can be produced with the proposed principle, the fiber length of which can also be adjusted, for example:
- a method for producing a texture in which a base mixture is provided in a first step.
- the basic mixture includes in some aspects a non-legume protein mixture and a legume protein mixture whose ingredients differ from the non-legume protein mixture. det.
- the non-legume protein mixture in particular for example wheat protein or oat protein, can for example have a proportion of between 8% by weight and 72% by weight based on the basic mixture. Other possible proportions would be 15% by weight, 20% by weight, 25% by weight, 30% by weight, 35% by weight, 40% by weight, 45% by weight, 50% by weight, 55% by weight, 60% by weight, 65% by weight and 70% by weight and above all the respective ranges between two of these values, e.g. between 45% by weight and 50% by weight.
- the legume protein mixture includes, for example, a pea protein mixture, field bean protein mixture or a combination of these, with a proportion of between 5% and 64% by weight based on the basic mixture. Other possible proportions would be 10% by weight, 15% by weight, 20% by weight, 30% by weight, 35% by weight, 40% by weight, 45% by weight, 50% by weight, 55% by weight, 60% by weight, 65% by weight, 70% by weight and 75% by weight and, above all, the respective ranges between two of these values, e.g. between 45% by weight and 50% by weight. Other legume protein mixtures are also conceivable, including soy.
- the protein content of the base mixture as a whole is in some aspects between 40% and 72% by weight.
- the base mixture is mixed with water to form a dough.
- the amount of water added can be between 20% and 50% by weight, particularly in the range of 28% and 45% by weight. Other possible amounts of water that can be added are 15%, 20%, 25%, 30%, 35%, 40%, 45% and 50% by weight, and especially the ranges between two of these values.
- the protein mixture in the base mixture can also already have an increased residual moisture content. This is taken into account when adding water, resulting in a total proportion of water in the dough which is in some aspects less than 55% by weight, but in particular less than 50% by weight and in particular less than 45% by weight, less than 40% by weight or even less than 35% by weight based on the mash mass.
- the basic mixture contains at least one further component comprising at least one of starch, sugary substances, salt, flavourings, spices, colourings in a proportion of between 0.5% and 30% by weight based on the basic mixture.
- this can be sugar, starch or sugary substances such as juices or syrup in a proportion of up to 25% by weight, salt up to 3% by weight, flavourings up to 2% by weight and colouring ingredients up to 2% by weight.
- the addition of water can be done before kneading, but also during kneading and shaping of the slurry or dough in an extruder.
- the base mixture can be filled into an extruder and the water is added separately.
- the water is partially or completely added to the base mixture and then the resulting dough is added to the extruder for further kneading.
- the method further comprises the step of extruding the slurry at a maximum temperature in the range between 110 ° C and 160 ° C, but in particular between 120 ° C and 145 ° C.
- extrusion in this regard means kneading the dough under increased pressure and the temperature mentioned above, whereby the dough is usually kneaded and pushed forward by one or more screw or similar gears.
- the thermo-mechanical stress leads to polymerization and network or gel formation in the mixture, the properties of which in turn arise from the mixture and its components.
- the dough mass is thus extruded at a low moisture content of less than 50 % by weight (up to just over 10 % by weight), but at the above high temperatures, so that one can speak of dry extrusion or slightly moist extrusion. Due to the lower water content at a medium to low level, the dough mass has a highly viscous, highly elastic matrix in the screw section of the extruder compared to other production processes.
- the extrudate produced in this way (also referred to as a highly viscous but at the same time highly elastic matrix) is then strain-deformed at a temperature of greater than 90 °C and in particular more than 100 °C, wherein a strain is exerted on the mass which in some aspects is transverse, i.e.
- the special strain nozzle is, for example, characterized in some aspects in that its input cross-sectional area or its input cross-section is larger than an output cross-sectional area or an output cross-section or else that a width and/or height of the input differs from a width and/or height of the output. In these cases, a transverse strain is caused.
- the strain deformation mentioned above occurs either in a longitudinal direction, i.e. along the advance, and/or in a transverse direction, i.e. across the advance.
- This is also referred to as longitudinal strain or transverse strain, although transverse strain can occur in two directions.
- a combination of such strains can be set, for example, using the parameters mentioned above, including by choosing the wall material and the nozzle geometry.
- the strain stresses occur, among other things, through the extrudate sliding along the wall, so that little or no heavy flow occurs. It should also be emphasized here that the moisture content of the highly viscous extrudate should not be too high, otherwise the required strains cannot be generated.
- the stretch-formed dry texture is then further dried until the total water content is less than 15% by weight.
- the stretch-formed dry texturate is coated before, during or after drying.
- it can be sprayed with an oil or an emulsion-based layer.
- a powder and/or flour can be dusted over the stretch-formed dry texturate, or it can be rolled in one.
- the coating is used in some aspects to increase the shelf life of the texturate, but also to further adapt the color, texture, taste impression and/or consistency to the known meat products.
- the following substances can be used alone or in combination for this type of coating: sugar, salt, natural flavourings, spices including cayenne pepper, coriander seed powder, cumin powder, ginger powder, paprika powder, turmeric powder, cardamom powder, yeast extract, onion powder, tomato powder, honey powder, mustard, smoke flavouring, acid (citric acid), garlic powder, paprika extract, chili powder, acidity regulator (sodium acetate), parsley and oregano.
- the textured product can be provided with a thin layer of emulsion beforehand.
- the above ingredients can also be mixed with syrup, fats or oils to form an emulsion.
- the added protein mixture and water are kneaded at an increasing temperature up to the maximum temperature.
- the maximum temperature can be maintained.
- the increase in temperature and pressure is continuous in some aspects, but can also be discontinuous, i.e. with sections of the advance in which no further increase is required. warming.
- the transition from a porridge (usually with a higher water content) to a dough is fluid, with the latter in particular being a kneaded and mechanically almost inseparable mass made up of the components of the base mixture and water.
- the maximum temperature is in some aspects in the range of 110°C to 160°C and in particular between 115°C and 135°C and in particular between 120°C and 145°C.
- Other temperature ranges for the maximum temperature would be 112°C, 114°C, 116°C, 118°C, 120°C, 122°C, 124°C, 126°C, 128°C, 130°C, 132°C, 134°C, 136°C, 138°C, 140°C, 142°C, 144°C, 146°C, 148°C, 152°C and 154°C.
- the temperature can be continuously increased to the maximum temperature during kneading and propulsion of the dough and then kept constant. In some aspects, the temperature rise is designed so that the maximum temperature is reached after about half of an extruder section. Likewise, the temperature can be changed several times during the advance during kneading, so that different temperatures are set in sections.
- extrusion is provided at a pressure in the range of 1 bar up to 100 bar or more. Typical ranges are between 20 bar and 80 bar and in particular less than 60 bar at the end of the extruder.
- the degree of polymerization and network formation is varied, allowing the elasticity and/or viscosity to be adjusted.
- the gluten present in wheat plays an important role in network formation. This aspect is not only brought about in the extruder itself (i.e. during kneading of the dough) but also, to a lesser extent, during the stretching deformation.
- a gas is added during kneading, ie in the screw part of the extruder, in order to loosen the dough and also the later extrudate.
- the gas can be added to the screw part of the extruder at one point, for example in the initial area of the extruder but also at various points.
- the gas is added at a pressure that is later increased during extrusion, particularly in the screw section. This "dissolves" the gas in the material of the extrudate and remains bound in the material. Only during the later stretching deformation and particularly at the end when the textured material exits does the pressure decrease again, so that the gas contributes to loosening the extrudate.
- the gas used for this purpose can be carbon dioxide, nitrogen and in some cases air.
- a gas-generating material may be added to the dough, which decomposes during further processing, particularly during kneading in the extruder, and so contributes to gas formation.
- a typical material of this type is baking soda (sodium hydrogen carbonate), which decomposes with citrates or other mild acids to form carbon dioxide.
- baking soda sodium hydrogen carbonate
- both substances are initially added to the base mix as dry materials, and only begin to react when water is added. If the water is added in the screw section of the extruder, premature escape of the gas is also prevented.
- only baking soda is added, and during kneading, due to the high temperature, it decomposes back into carbon dioxide and sodium carbonate.
- the stretching die is not cooled in some aspects, i.e. the stretch-formed texturate leaves the stretching die at a temperature of more than 100 °C.
- the stretching can be carried out at different temperatures, so that the stretching can be divided into several steps in some aspects, of which individual steps are carried out at different temperatures above 100 °C.
- the flow velocity is increased.
- the change in flow velocity occurs along the direction of advance, while in the case of transverse strain, it occurs perpendicularly to it, i.e. the viscous mass is stretched along a direction transverse to the direction of advance. Since there are two transverse directions (orthogonal to the direction of advance), It can be provided that, during the application of a tensile stress, a flow velocity is increased in a first direction transverse to the direction of advance, while it remains the same or decreases in a second direction. In this way, the mass flow can be kept constant.
- the extrudate is stretched more along a first direction perpendicular to the direction of advance than along the direction of advance. Additionally, in some aspects, during the application of a tensile stress, the extrudate may also be stretched along a second direction perpendicular to the direction of advance. This second stretch may, in some aspects, be greater than the stretch in the first direction and/or the direction of advance.
- the elongation can be carried out at temperatures above 100 °C by driving the highly viscous mass, whereby for the elongation in the transverse direction a flow velocity is increased in a direction perpendicular to the direction of advance.
- a flow velocity can be increased in a direction along the direction of advance.
- a propulsion speed is at least partially lower than a flow speed in a direction perpendicular to the propulsion direction. This means that, for example, in some sections the mass is widened more quickly than it is propelled.
- the expansion is influenced by coating the wall, reducing the diameter of the expansion nozzle or the length and/or width.
- the mass flow remains essentially constant and, due to the high viscosity, also laminar. In order to avoid tearing of the expansion stresses, it is advisable to keep the static friction between the mass and the wall low so that the mass slides along it.
- the mass is stretched at temperatures of more than 100 ° and in particular between 105 ° C and 115 ° C. At the end of this stretching, the temperature of the intermediate product is still above 100 ° C in some aspects, and at for example in the range between 110 ° C and 135 ° C. In special aspects it can also be above 130 ° C.
- the longitudinal or transverse strain deformation can be continuous or in sections. In the first case, for example, this is achieved by a continuous reduction in the cross-section. In some aspects, instead of the cross-section, a ratio of width to height at the inlet and the ratio of width to height at the outlet is used, although the ratio can also change. In particular, one of the two sizes between the inlet and the outlet decreases. By changing the geometry, transverse flows and strains can be specifically generated, as well as changes in the longitudinal flow velocity and thus longitudinal strains.
- a transverse flow velocity (i.e. perpendicular to the direction of advance flow) is determined by the ratio of the area or a width/height of the inlet to the area or a width/height of the outlet.
- the nozzle can also be short, provided that primarily transverse expansion stresses are generated.
- the time during which the mass is propelled in sections of the nozzle at constant flow velocity is greater than the time during which the mass is propelled at increasing flow velocity.
- the length of the nozzle can also play a role. This is helpful in the aspects presented here in order to influence the speed of the mass flow through the shape, length and design of the expansion nozzle.
- the length of the nozzle through which the viscous mass is propelled is at least a factor of 1 and in particular a factor of 3 to 7 larger than the maximum diameter of the inlet cross-section or the largest extension of the inlet.
- the length in a first direction, perpendicular to the length of the nozzle width is changed over the length of the nozzle, e.g. increased, while the length in the direction perpendicular to the first direction and perpendicular to the length of the nozzle is reduced over the length of the nozzle. If the outlet cross-section is reduced compared to the inlet cross-section at the same time, longitudinal expansions are caused in addition to transverse expansions.
- the strain on the mass in at least two consecutive sections during the advance can improve fiber formation.
- a change in the strain can be achieved, for example, by changing the geometry, but also by changing the coating of the expansion nozzle.
- the static and/or sliding friction acting on the mass during the advance can also be changed, for example by changing the wall materials of the expansion nozzle.
- the textured material is cooled to a temperature below 100 ° C. This can be done by direct relaxation, i.e. by releasing the pressure while cooling. Cooling may also start a little later than the pressure release. Due to the sudden release of pressure, particularly close to a temperature of 100 ° C, e.g. at 105 ° C to 110 ° C, water within the strain deformed matrix is suddenly evaporates and in some aspects leads to a loosening of the texture.
- the textured material be rolled again by rolling or similar after the stretching process in order to pull the fibers apart. This can also be done at higher temperatures, e.g. in the range of 40°C to 70°C.
- the stretching-deformed textured material is rolled or rolled in a direction that is different to the stretching deformation. In other words, shear forces are exerted on the stretching-deformed textured material, which, for example, point in a different direction to the longitudinal stretching.
- the textured material is cut to produce jerky-like pieces.
- the dusting or coating with a surface coating mentioned above can be done after rolling or pressing, but also before cutting. If the textured material is then dried further, it is possible to apply the coating during drying.
- Drying can be carried out by air drying until the water content in the texturate has reached the desired maximum amount. This results in a milder treatment and leads to more elastic, drier products.
- additional polymerization of the proteins takes place during deep-frying and, if necessary, further expansion of the residual moisture. Deep-frying allows chip-like, crispy products to be produced if the residual moisture is suitable.
- the last steps, after the texturate has been rolled or has left the stretching nozzle, can also be combined in a different order. Some other aspects deal with the base mixture.
- salt is also added to the base mixture to modify water distribution in the texturate. Moisture otherwise tends to localize in the dispersed phase and therefore makes the continuous phase with less water harder.
- Sugar can also or alternatively be added, i.e. sugar in addition to the amounts already present in the protein mixture. In some aspects, the amount of sugar added is up to 25% by weight, although this amount again depends on the protein mixture used. The sugars mentioned above can be used for this. The sugar added is used to replace the large, branched and reactive protein molecules with very small sugar molecules, thus reducing network formation. Possible sugars for this would be glucose, fructose, maltose, syrup, sugary fruit juices and others.
- the gel and bite firmness of the matrix and thus of the texture can be adjusted to a desired range.
- the base mixture comprises a (first) protein mixture from a non-legume, for example wheat, and a legume protein mixture whose ingredients differ from the first protein mixture.
- the first non-pulse protein mixture can, for example, have a proportion of between 8% and 72% by weight based on the basic mixture. Other possible proportions would be 15%, 20%, 25%, 30%, 35%, 40%, 45%, 50%, 55%, 60%, 65% and 70% by weight and, above all, the respective ranges between two of these values, e.g. between 45% and 50% by weight.
- another or further non-pulse protein mixture or a combination of such can also be considered. Examples of such mixtures are listed above.
- the legume protein mixture includes, for example, a pea protein mixture, field bean protein mixture or a combination of these, with a proportion of between 0% and 65% by weight based on the basic mixture.
- the base mixture also includes at least one other component.
- This can be selected from salt, flavors, spices, colorings and others, with the proportion of the at least one other component being between 0.25% and 5% by weight based on the base mixture.
- Sugar can also be added, with this in turn being present in a weight proportion of up to 25% by weight based on the base mixture.
- This sugar can also come from the protein concentrate, but other sources such as glucose, fructose, maltose, lactose and sugar alcohols are also suitable for this.
- Other possible ingredients are coloring ingredients up to 2% by weight and flavors also up to 2% by weight.
- the texturate also has a moisture content of less than 35% by weight, in particular less than 25% by weight and in particular less than 15% by weight, in each case based on the mass of the texturate.
- the moisture content of the texturate can thus be less than 14% by weight, 16% by weight, 17% by weight, 18% by weight, 19% by weight, 20% by weight, 21% by weight, 22% by weight, 23% by weight, 24% by weight, 25% by weight, 26% by weight, 27% by weight, 28% by weight or less than 29% by weight.
- the moisture content comes partly from the base mixture (to a smaller extent) but also from a proportion of water added during production.
- the textured product is then covered with a powder, oil or emulsion layer.
- the textured product can also be cut into pieces of different sizes.
- a texturate is characterized by the fact that it is very similar to corresponding meat products in terms of consistency, color and appearance.
- it comprises longitudinally arranged fibers whose average length can be more than 8 cm and in particular more than 10 cm.
- the maximum length of the fibers of the texturate can also exceed the length of the texturate pieces.
- this particularly refers to the distribution of the average fiber length, which has its maximum between 12 cm and 20 cm or even at 25 cm.
- the distribution of the fiber length can, for example, follow a Gaussian distribution. In some aspects this Gaussian distribution is quite narrow, with a standard deviation in the range of 1 to 2.5 cm. In some aspects, maximum fiber lengths are also greater than 14 cm and, depending on the nozzle, a maximum fiber length in the range between 17 cm and 25 cm or more is possible. This makes the textured product rather uniform in terms of fiber structure, making it particularly suitable for further processing. In other aspects, the standard deviation can be changed during processing by measures such as temperature or amount of water, so that different distribution functions and also the fiber length can be set across a range.
- the texturate can be fried in some aspects, but also air-dried, which means that the moisture content stated above is in the low range. It is also possible to design the powder, the oil or the emulsion-based layer accordingly in order to make the haptic or optical properties, or the sensory properties such as taste, similar to existing meat products. In addition to flavors, this also includes salt, as well as the spices, minerals and flavors listed above, which can be part of emulsions. These can be mixed with oils, fats, syrup or other liquid substances to form an emulsion.
- Figure 1 shows an embodiment of a process for producing a protein-containing texturate according to the proposed principle
- Figure 2 is a picture showing the fibrous, meat-like structure of a proteinaceous texturate produced by the proposed process
- Figure 3 shows a picture of a fried proteinaceous texturate prepared according to the proposed process
- Figure 4 is another example of a textured article according to the proposed principle
- Figures 5A to 5C show examples of different expansion nozzles that generate a transverse expansion stress
- Figure 6 is an embodiment of a method for producing such a textured product
- Figure 7 shows a picture of a rolled and cut proteinaceous texturate produced by the proposed process from a stretching die generating mainly a transverse stretching stress ;
- Figure 8 shows a picture of fried short pieces of textured meat coated with an emulsion.
- Figure 1 shows part of an extruder arrangement according to the proposed principle.
- the extruder arrangement is designed with a mixing extruder 1 with a twin worm gear, in which the supplied mass is kneaded by means of two worm gears and driven forwards in the direction of an outlet of the mixing extruder.
- the mixing extruder 1 comprises a motor with a gear 10 to which the two worm gears are anchored. Connected to this are several sections 11a, 11b, 11c, 11d and 11e of the mixing extruder.
- the respective sections are mechanically tightly connected to one another via flanges or in some other way.
- the mixing extruder shown can either be lengthened by adding individual sections or shortened by removing them.
- the screw sections 12a, 12b and 12c are designed in a similar way so that they can also be lengthened or shortened by adding or removing individual screw elements.
- the mixing extruder 1 comprises two inlet sections 11a with associated screw elements 12b.
- the inlet sections 11a each have an opening for supplying the base mixture or water.
- the base mixture is introduced into a first section 11a of the mixing extruder 1 via a funnel 14.
- the water is then added via an inlet 15, so that the two first extruder sections 11a are mainly used for a first mixing to form a slurry from the water and the base mixture supplied.
- a large number of further sections 11b, 11c and 11d, some of which are filled with different screw elements 12a, are connected to the first sections 11a.
- the screw elements serve on the one hand to advance the dough but also to knead the dough by increasing the pressure and temperature.
- the individual sections are equipped with several heating elements (not shown here) which can be controlled separately and independently of one another. This allows different temperature profiles and thus different temperatures of the dough to be set in the individual sections 11a to 11e.
- the individual screw elements in the respective sections are also designed differently. Some screw elements are used to knead the mass from the base mixture and the added water in order to produce a dough with a continuous phase. At the same time, the kneading and further advancement of the fed base mixture in these areas increases the pressure to between 15 and 20 bar.
- Other screw elements can also have feeds for gases which are used to feed the dough with a gas to loosen it up during kneading. The fed gas is bound due to the pressure in the screw section of the extruder. The gas is added in a controlled manner at one or more points during kneading to ensure an even distribution of the gas throughout the dough.
- the protein mixture polymerizes with the water and the other components, resulting in a gel-like, highly viscous mass. This is kneaded in different ways by the individual screw elements 12a and is driven forward in small pieces to an exit section Ile of the mixing extruder 1.
- the outlet section Ile of the mixing extruder 1 has a slightly conical shape on the outlet side with an ejection zone 13, which is connected either directly or via an intermediate piece to an expansion nozzle according to the proposed principle. However, for reasons of clarity, this is only indicated and explained in a few exemplary embodiments.
- the dough mass in this starting section is thus pressed under high pressure in the range of several bar, for example up to 25 bar, through the ejection zone into the expansion nozzle and there subjected to expansion deformation by a uniform forward propulsion.
- the expansion nozzle 20 is connected to the mixing extruder 1.
- the expansion nozzle 20 comprises an expansion body 21 with an inlet region 23 and an outlet region 24.
- the inlet region 23 has a diameter or an area that is significantly larger than the diameter or the area of the outlet region 24.
- the shape of the inlet region 23 and the outlet region 24 can be of different shapes, for example as shown in Figure 2, either completely circular, but also round-ended or ovoid-elongated.
- the inlet region 23 is connected either directly to the discharge zone of the mixing extruder 1 or via a tubular intermediate piece 30 to the discharge zone 13.
- the expansion nozzle comprises an inner region which is referred to as the expansion section 22 and is characterized by a cross-section which continuously tapers at the same gradient over the length L of the expansion nozzle.
- the diameter (or radius) Ri and the respective area in the inlet region 23 are continuously reduced over the length of the expansion nozzle down to the cross-section R 2 and the respective area of the outlet section 24.
- the tapering part thus forms a parallelogram with the two parallel sides corresponding to the inlet section 23 and the outlet section 24.
- the expansion nozzle is at least three to four times as long as the diameter Ri in the inlet area. Due to the tapering cross section here, the flow velocity of the dough is continuously increased during propulsion through the expansion nozzle 20 at a constant mass flow. In the exemplary embodiment, the flow velocity also increases evenly due to the evenly decreasing cross section.
- the flow velocity is dependent on the radius of the inlet area and the outlet area or on their areas. For example, if the inlet area has an area that is three times as large as the area of the outlet area, the flow velocity in the outlet area must also be increased by a factor of three to ensure the same mass flow.
- the extruded material Due to the increasing flow velocity, the extruded material is stretched parallel to the direction of advance. This results in the formation of elongated fiber structures at the continued high pressure of over 7 bar and the high temperature in the expansion nozzle in the range of over 100 °C.
- the uniform tapering which can be controlled in particular by adjusting the length of the expansion nozzle as well as the inlet and outlet cross-sections, prevents wall slippage and shear stress, which leads to tearing of the extruded material.
- the coating of the inside of the expansion nozzle can also be provided with a material with particularly low static friction.
- a plastic such as Teflon can also be considered. This has particularly low friction, so that the extruded product is exposed to a greatly reduced or almost non-existent shear stress at the edge. This creates long fibers in the dough mass along the direction of advance.
- different stretching stresses are required to prevent the extrudate from breaking. It may also be necessary to allow the extrudate to "rest" for a while after stretching so that the fibers can align.
- the stretching nozzles can also be designed differently with several sections and generally also have other shapes.
- the texturate leaves the nozzle and enters the open air, causing a sudden drop in pressure and a simultaneous reduction in temperature.
- the water content in the texturate after the outlet is less than 40% by weight and in particular less than 30% by weight, so that the texturate is referred to as dry or semi-moist.
- the drop in pressure and possibly also the falling temperature can, depending on the mixture fed in, i.e. depending on the pulse protein mixture used, lead to a slight formation of pores due to a so-called “flash expansion" of the evaporating remaining water in the texturate.
- a roller 3 is connected downstream of the expansion nozzle 20, which presses the texturate together again in order to collapse the pores that have formed and to produce a compact fiber-like texturate with a fiber length of more than 8 cm.
- the roller 3 additionally comprises heating elements (not yet shown) in order to be able to control the temperature of the textured material during the rolling process.
- the roller can be designed as a single or double roller in the form of a simple smooth roller, but also as a corrugated roller, needle roller or shaped roller. If necessary, a multi-stage rolling process with gradual gap reduction can lead to a desired result.
- the rolling or pressing process is designed in such a way that stretching forces are exerted on the textured material in a different, particularly orthogonal direction compared to the stretching stresses in the stretching nozzle.
- the texturate in element 3 is processed in such a way that it is now slightly stretched in a different direction. This can be done, for example, by increasing the shear forces orthogonal to the transport direction.
- the texturate is cut into larger strips, which are then turned by 90° and passed through the rollers. The forces exerted in this way lead to the texturate forming fibrous, elongated structures due to the existing pore formation, which are easy to bite or chew.
- the textured material can also be rolled, tapped or pressed. All of these mechanical measures generate additional shear forces on the textured material, which, if suitably designed, point in a different direction, i.e. in particular in an orthogonal direction compared to the tensile stresses previously exerted in the direction of advance. In contrast to conventional solutions, however, in the solution presented the respective forces are exerted on the textured material at different times, temperatures and/or pressures, so that better control is achieved.
- the resulting product 4 essentially comprises strip-shaped pieces of equal length.
- the cut strips have a length in some aspects which essentially corresponds to the length of the fibers of the texturate.
- This is followed by further air drying in a corresponding air dryer 6 so that the total proportion of water in the texturate 4 is further reduced.
- the total proportion of water in the texturate is less than 25% by weight, but in particular also less than 15% by weight.
- the now air-dried texturate can now be packaged and further processed.
- the extruder arrangement also includes a deep fryer or an atomizer, in which the air-dried textured material can be fried or dusted.
- This dusting with a powder, or the coating with an emulsion layer in device number 7, can take place both during air drying and afterwards. It is also possible to dry the textured material pieces in a To roll powder or emulsion in a roller drum and coat it in this way.
- the individual components 3, 5, 6 and 7 can also be combined or swapped with one another in order to produce a certain consistency, appearance and shape for the desired end product 8. It is thus possible to add additional colorants during the drying step in order to bring about a color change in the texturant. In addition, smoke flavors or similar can also be added at this time.
- the texturate 4 comprises an average fiber length which lies in the range between 15 cm and 25 cm.
- the maximum fiber length is, however, significantly longer and amounts to up to 30 cm.
- the distribution of the individual lengths can be changed and adapted to the desired end products by taking suitable measures; in particular, it is possible to reduce the standard deviation to 1.5 cm to 2.5 cm.
- the expansion nozzle 20 can have different inlet and outlet cross sections and a length dependent thereon.
- the length of the expansion nozzle 20 in this embodiment is significantly greater than the corresponding inlet cross section 23, for example by a factor of 3, 4, 5 or even 6 or up to 10.
- the nozzle shapes have already been described above and, in addition to a continuous cross-section reduction, can also have a section-by-section reduction in the cross section of the inner region 22 with rest sections in which the cross section remains essentially the same.
- the result of the step of stretch-forming the extrudate namely the creation of a fibrous structure
- Figure 2 The longitudinal fiber structure of the textured product can be seen, which essentially has an average fiber length of more than 5 cm, and in particular more than 6 cm.
- the fibers are formed along the textured product, an aspect which is brought about by the stretch-forming of the extrudate at the high temperature in the stretching nozzle.
- the meat-like structure in the textured product obtained in this way is compressed by the rollers 3 and then converted into the end product by air drying, deep-frying, or similar.
- Figures 5A to 5C address a further aspect, namely that the entrance cross-section does not decrease uniformly (albeit in sections), but that the entrance reduces in one preferred direction, while in the other direction it actually increases in relation to the exit.
- Figure 5A shows an embodiment in this regard in which the entrance area A1 is essentially the same in relation to the exit area A2, but their respective shapes are changed.
- Figure 5A shows a square entrance area.
- a constant decrease in height and a simultaneous increase in width results in an elongated, narrow transverse slot in the exit area 24 which is approximately twice as wide as the entrance. Its height has, however, decreased by more than half.
- the expansion nozzle therefore leads to a decreasing ratio of H/B over the length of the expansion nozzle.
- the width can increase by a factor of 3, while the height H decreases by the same factor.
- other factors are also possible in this context, which reduce the cross-sectional area of the exit area 24 compared to the entry area 23.
- the height of the nozzle at the outlet decreases significantly more than the width increases.
- the overall area of the outlet is smaller than the cross-sectional area at the inlet. Accordingly, in this embodiment, there is not only a transverse flow velocity and thus an expansion of the mass perpendicular to the forward direction, but also a longitudinal expansion.
- Figures 5B and 5C show two further designs, this time with round and oval input cross-sections respectively. While in Figure 5B this oval shape in the input area 23 is transformed into a rectangular shape with clear corners in the output 24, in Figure 5C the edges are rounded and thus retain at least roughly the same shape as in the input area 23.
- the areas of the input and output are the same, so that here only a transverse stretch occurs, but no or only a very slight longitudinal stretch. Accordingly, the mass is deformed primarily transversely to the direction of advance. In Figure 5C the areas are again different, so that here too in addition to a transverse stretch of the mass a longitudinal stretch is also generated.
- a second direction perpendicular to the direction of advance e.g. height H.
- the unequal decrease in the two different spatial directions not only causes longitudinal expansion, i.e. along the length of the expansion nozzle, but also transverse expansion, i.e. along the width B or the height H.
- the transverse expansions are in turn different due to the different height and width.
- This configuration makes it possible to cause longitudinal as well as transverse expansion in a highly viscous mass in a targeted manner, the strength of which is controlled by the geometry of the expansion nozzle.
- FIG 7 a cut and rolled piece of textured material is shown which is not fried.
- the textured material was produced with an expansion nozzle downstream of the mixing extruder, which mainly exerts a transverse expansion.
- expansion nozzles are shown as examples in Figures 5A to 5C.
- the long-fiber structure is clearly visible and the fibers run essentially over the entire length of the textured pieces, which corresponds to approximately 12 cm.
- Fried and rather crispy textured products which have a very low water content of less than 25% by weight, are shown in Figure 8. These are also produced with a transverse stretching nozzle, whereby the length of the textured product is shorter. After frying, the pieces are seasoned or coated with an emulsion. Here too, the fiber length is greater than the length of the textured product, which is essentially 3 to 4 cm.
- Figure 6 shows an example of the steps in a process for producing a texturate according to the proposed principle, as can be produced using the extruder arrangement shown in Figure 1 and the downstream elements.
- the process takes advantage of the fact that a dough mixture with a lower water content leads to increased interaction between the individual proteins and polymers during kneading of the dough in the extruder arrangement, so that the resulting dough has a significantly increased viscosity.
- the viscoelasticity can be adjusted by adding sugar and salt, as well as a suitable thermomechanical treatment using the proposed extruder arrangement (e.g. the use of a two-axis screw drive).
- the finished texture is subjected to another stretching or shearing, especially now in a different direction, and then dried or otherwise extensively processed so that the total water content is less than 25% by weight.
- a surface treatment is carried out so that the end product resembles well-known jerky products made from meat and has the same or similar sensory properties.
- a protein mixture is provided.
- this comprises a protein concentrate from field beans and a protein concentrate from wheat protein.
- the proportion of proteins in the respective concentrates is around 70% by weight, with a residual moisture content of around 10% by weight, sugar in the range of 10% by weight and other components also at 10% by weight.
- vegetable fibers are hardly present in the concentrates.
- the two concentrates are mixed in approximately equal proportions and make up around 55% by weight of the basic mixture.
- Flavors and spices are in the range of 2% by weight.
- the solid and oily components therefore account for 73% by weight, with the residual moisture in this mixture amounting to approximately 5.5% by weight (55% * 0.10%).
- Water is added to the mixture in step S2 in the range of 27% by weight based on the base mixture and mixed to form a light dough. This results in approximately 30% by weight of water in the resulting dough.
- the dough is then kneaded into a dough in step S3 under pressure and increasing the temperature.
- the dough is then kneaded and then pushed forward a little.
- the temperature is quickly increased from room temperature to over 100 ° C and then kept in a range of 130 ° C for the remaining kneading and pushing steps.
- the pressure here is over 10 bar.
- the pushing speed is set so that the mass turns into a highly viscous matrix, with the dispersive phase being as small as possible.
- the mass is transferred directly into an expansion nozzle in the discharge zone of the mixing extruder.
- the expansion nozzle comprises a short inlet section in which the cross-section remains essentially the same, an elongated expansion section and an outlet section.
- the mass in step S4 is subjected to longitudinal expansion at a temperature of approx. 125 °C, the stress resulting from a continuous reduction of the inlet cross-section to the outlet cross-section.
- the area of the inlet cross-section is 8 times larger than the outlet cross-section.
- the expansion takes place over a distance which is 3 to 4 times larger than the diameter of the inlet cross-section.
- the flow velocity over this distance also changes by a factor of 8, as a result of which the extrudate is stretched primarily in length.
- the static friction is reduced by a suitable coating so that the extruded extrudate does not get stuck. no major shear forces occur that could lead to wall slippage or breakage of the extrudate.
- the temperature does not change significantly during the expansion deformation, i.e. the texturate at the end of the expansion nozzle has a temperature of approximately 125 °C.
- the texturate at the end of the expansion nozzle has a temperature of approximately 125 °C.
- rapid expansion occurs due to the pressure drop. This creates a porous structure of the texturate without destroying the long-fiber structure created by the expansion stress.
- step S5 the still warm and still moist textured material is rolled using a roller that generates a shear stress orthogonal to the direction of advance or transport of the textured material.
- the temperature is approximately 45 ° C to 60 ° C.
- the rolled textured material is then cut into smaller pieces, resulting in textured material pieces 5 cm to 10 cm long, with a fibrous structure extending over the entire length of the piece.
- the pieces produced in this way are placed in a herb-salt-spice mixture to be covered with a thin layer of emulsion that resembles smoked and dried meat.
- This mixture can contain corresponding aromas. It also increases the shelf life and taste. The remaining moisture can be used to make this mixture stick.
- the finished pieces are then dried until the total water content in the final product has fallen below 20 % by weight .
- a legume protein isolate is used, with a proportion of around 20% of the basic mixture (without water), whereby the protein proportion in the isolate is around 90% by weight.
- the remaining components are a residual moisture of 5% by weight and sugar and fats, each at 2% by weight.
- This is mixed with a protein concentrate made from wheat protein.
- the pure protein proportion in the concentrate is in the region of 60% by weight.
- the remaining 40% by weight in the concentrate is divided into a residual moisture of 15% by weight, vegetable oils and fats at around 10% by weight and starch in the region of 10% by weight.
- the remaining 5% by weight are fibres and other residual vegetable components, such as salts and minerals.
- the mixing ratio of the two proteins is 20% by weight of the isolate and 55% by weight of the concentrate. Then about 20% by weight of water and 5% by weight of spices, salts, some sugar and fats are added. This results in a dough with a total water content of about 29% by weight and starch and sugar 5.7 to 6.2% by weight.
- the further steps in particular kneading into a dough and extruding through a nozzle, are carried out at different pressures and temperatures in order to obtain a longitudinal, fibrous structure. After leaving the nozzle, this is first cooled and then cut into smaller pieces. The pieces fall through a funnel onto rollers rotating in opposite directions, so that they are now subjected to different shear and tensile stresses during the rolling process. The pieces are then air-dried and coated with a smoke flavor emulsion.
- a protein mixture is produced from a broad bean concentrate and a wheat protein isolate by mixing them in proportions of 70% to 30% by weight.
- the broad bean concentrate also contains starch and sugar at 25% by weight, residual moisture of 10% by weight and fibers, oils and other components at 20% by weight.
- the wheat protein isolate has a protein content of 85%, 3% by weight is residual moisture, 2% by weight is starch and the rest is minerals, fibers, oils and fats.
- the mixture given above results in protein contents of around 57% by weight, sugar and starch in the range of 18% by weight, a residual moisture content of 8% by weight, and 17% by weight of other components.
- This mass can then be mixed with water, for example, to produce the basic mixture, with 20% by weight of water being added to 80% by weight of this mixture.
- the remainder is made up of 14% by weight of starch and sugar as well as the other components.
- This basic mixture can be further processed using the proposed method.
- a wheat protein isolate with a protein content of 85% by weight based on the isolate is used as the base mixture. This is added to the base mixture at 50% by weight.
- the other ingredients are oils, fats and flavourings as well as spices at approx. 12.5% by weight based on the base mixture, a dark flour made from cereals at approx. 20% and water at approx. 27.5% by weight.
- the protein content of field beans is present in the basic mixture with a proportion of between 30% and 80% by weight based on the basic mixture.
- a second vegetable protein mixture with a proportion of between 20% and 70% by weight based on the basic mixture is added.
- the second vegetable protein mixture is different to the field bean protein mixture and can be a wheat protein mixture, for example.
- the field bean protein mixture is a field bean concentrate or a field bean isolate.
- the two protein mixtures are each a concentrate, i.e. their proportion of protein within the concentrate is 80% by weight or less based on the respective protein mixture.
- the remaining components are starch, fiber, oils or fats. Fiber components in particular can play a role in later processing and particularly during the stretching step and support the creation of the fibrous structure.
- other minor components such as salts, flavors or other substances are also added to the basic mixture.
- the base mixture is mixed with water to form a dough, whereby the amount of water added is selected such that the given free mixture is further processed into a dough and a dry extrudate.
- the total proportion of water in the dough is in the range between 20% and 50% by weight and in particular between 20% and 45% by weight.
- the residual moisture of the protein mixtures in the base mixture is also taken into account, so that the actual amount of water added is usually somewhat below the stated amount.
- the added water is bound in the dough and the subsequent extrudate during further processing. Part of the water is removed again during the subsequent drying process, resulting in a total water content of less than 20% by weight and in particular less than 15% by weight in the dried textured product. This very low water content extends the shelf life of the finished product.
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Abstract
Description
PROTEINHALTIGES TEXTURAT UND VERFAHREN ZU DESSEN HERSTELLUNG PROTEIN-CONTAINING TEXTURATE AND METHOD FOR THE PRODUCTION THEREOF
Die vorliegende Anmeldung nimmt die Priorität der deutschen Patentanmeldung DE 10 2023 106 031 . 7 vom 10 . März 2023 in Anspruch, deren Offenbarungsgehalt hiermit durch Rückbezug vollständig aufgenommen wird . The present application claims priority from German patent application DE 10 2023 106 031 . 7 of March 10, 2023, the disclosure content of which is hereby incorporated in full by reference.
Die vorliegende Erfindung betrifft ein proteinhaltiges Texturat , insbesondere aus veganen Proteinen sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung . The present invention relates to a protein-containing texturate, in particular from vegan proteins, and a process for its production.
HINTERGRUND BACKGROUND
Pflanzliche Proteine in Form von Isolaten oder Konzentraten werden heutzutage für eine Vielzahl von Fleischersatzprodukten verwendet . Dies ist zum einen durch eine erhöhte Nachfrage nach einer vegetarischen oder veganen Ernährung bedingt und ist zum anderen dem Verbraucherwunsch nach einer nachhaltigen und ressourcenschonenden Landwirtschaft geschuldet . Plant proteins in the form of isolates or concentrates are now used for a variety of meat substitute products. This is due on the one hand to an increased demand for a vegetarian or vegan diet and on the other hand to consumer desire for sustainable and resource-saving agriculture.
Dabei besitzen vegane Lebensmittelprodukte aus pflanzlichen Proteinen unter anderem den Vorteil , dass sie aus heimisch bzw . lokal hergestellten Grundstoffen erzeugt werden können . Gerade Hülsenfrüchte , aber auch andere pflanzliche Stoffe haben gegenüber Soj a oder anderen Stoffen den Vorteil , dass sie ressourcenschonender angebaut werden können . Demgegenüber steht eine wachsende Nachfrage nach unterschiedlichen Lebensmittelprodukten auf pflanzlicher Basis . One of the advantages of vegan food products made from plant proteins is that they can be produced from domestic or locally produced raw materials. Pulses in particular, but also other plant-based materials, have the advantage over soya or other materials that they can be grown in a more resource-efficient way. In contrast, there is a growing demand for various plant-based food products.
Herkömmlicherweise werden Produkte auf Basis von pflanzlichen Proteinen durch Trocken- oder Feuchtextrusion hergestellt . Die Trockenextrusion wird bei hohen Temperaturen T > 130 ° C und einem Feuchtigkeitsgehalt < 30 % durchgeführt . Für die Extrusion wird eine kurze , schmale Düse ohne Kühlung verwendet . Dies ermöglicht die Herstellung von di- rekt-expandierten Produkten, so genannten TVP ( texturierte pflanzliche Proteine ) . In trockener Form sind sie eher unregelmäßig , porös und glasig und werden, nachdem sie rehydriert wurden, zu den Endprodukten weiterverarbeitet . Das Endprodukt hat eine schwammartige Struktur ohne nennenswerte Anisotropie mit entweder keinen oder nur sehr kurzen Fasern . Sie ähneln den sensorischen Eigenschaften von Fleischanaloga nur wenig und werden häufig in gemischten Produkten ( z . B . Burger-Patties usw . ) und nicht für ganze Produkte verwendet . Traditionally, products based on vegetable proteins are manufactured by dry or wet extrusion. Dry extrusion is carried out at high temperatures T > 130 °C and a moisture content < 30 %. A short, narrow die without cooling is used for the extrusion. This enables the production of directly expanded products, so-called TVP (textured vegetable proteins). In dry form, they are rather irregular, porous and glassy and, after being rehydrated, are further processed into the final products. The final product has a sponge-like structure without significant anisotropy with either no or very short fibres. They bear little resemblance to the sensory properties of meat analogues and are often used in blended products (e.g. burger patties, etc.) rather than for whole products.
Die Feuchtextrusion ( HME ) ist die derzeitige Technologie , die von der Industrie zur Herstellung faseriger Produkte auf pflanzlicher Proteinbasis eingesetzt wird . Die daraus resultierenden Produkte bieten oft eine zufriedenstellende Grundlage , da sie eine anisotrope , fleischähnliche Struktur, Textur und Optik aufweisen . Moisture extrusion (HME) is the current technology used by the industry to produce fibrous plant protein-based products. The resulting products often provide a satisfactory base, exhibiting an anisotropic, meat-like structure, texture and appearance.
Bei einer solchen Feuchtextrusion wird die Masse nach einem Kneten unter anderem durch eine längliche Kühlschlitzdüse oder auch eine verlängerte Kühl-couettes Düse gepresst . Dabei wird in beiden Fällen die auf Proteinen basierende Matrix bei relativ hohen Temperaturen ( T > 130 ° C ) und hohen Wassergehalten ( >50 % ) im Schneckenteil des Extruders extrudiert und dann gezwungen, durch eine nachfolgende Kühldüse zu fließen, in der das Material kontinuierlich abgekühlt wird ( typischerweise auf unter <100 ° C am Düsenaustritt ) , um eine Expansion zu vermeiden, welche die erzeugten faserigen Strukturen im Düsenteil zerstören könnte . In such a wet extrusion, the mass is pressed after kneading through an elongated cooling slot die or an extended cooling couettes die. In both cases, the protein-based matrix is extruded at relatively high temperatures (T > 130 °C) and high water contents (>50%) in the screw section of the extruder and then forced to flow through a subsequent cooling die in which the material is continuously cooled (typically to below <100 °C at the die outlet) in order to avoid expansion which could destroy the fibrous structures produced in the die section.
Obwohl diese Methode bei unterschiedlichen Rohstoffen auf Pflanzenbasis angewandt werden kann, um faserige Produkte auf Proteinbasis zu erzeugen, die Fleischprodukten in akzeptabler Weise äußerlich und zum Teil auch geschmacklich ähneln, fehlen ihnen entweder lange Faserstrukturen oder die gewünschte Zartheit , die beide notwendig sind, um die Eigenschaften von Fleisch erfolgreich nachzubilden . Although this method can be applied to a variety of plant-based raw materials to produce fibrous protein-based products that have an acceptable physical and, to some extent, taste resemblance to meat products, they lack either long fiber structures or the desired tenderness, both of which are necessary to successfully replicate the properties of meat.
Es hat sich gezeigt , dass die resultierenden Produkte faserähnliche Strukturen mit lediglich kurzer Länge aufweisen, während echtes Fleisch aus Längsfasern mit bis zu 12 cm Länge besteht . Je nach Implementierung kann zwar die Länge der Fasern bei den pflanzlichen Proteinen etwas erhöht werden, j edoch ist das resultierende Endprodukt sehr kompakt , hart und weist eine sehr starke Elastizität auf , was nicht zu dem gewünschten Mundgefühl der Fleischprodukte führt . Ein Beispiel für ein fleischähnliches Produkt , welches aber aus pflanzlichen Proteinen nachgebildet ist , sind Produkte , deren Äquivalent aus Fleisch als Beef Jerky, knuspriges Jerky, Jerky-Chips oder Rindfleisch- Chips bezeichnet werden und im Folgenden unter Beef Jerky zusammengefasst sind . It has been shown that the resulting products have fiber-like structures of only a short length, whereas real meat consists of longitudinal fibers of up to 12 cm in length. Depending on the implementation, the length of the fibers in the plant proteins can be increased somewhat, but the resulting end product is very compact, hard and has a very strong elasticity, which does not lead to the desired mouthfeel of the meat products. An example of a meat-like product, but which is made from vegetable proteins, are products whose meat equivalent is called beef jerky, crispy jerky, jerky chips or beef chips and is summarized below under beef jerky.
Bei diesen möchte der Verbraucher aber nicht auf die bisher bekannten Eigenschaften verzichten, d . h . die auf Basis pflanzlicher Proteine hergestellten Produkte sollten nicht nur in Farbe und Form den bekannten Produkten aus Fleisch ähneln, sondern auch möglichst auf die gleiche Weise verzehrt bzw . weiterverarbeitet zubereitet werden können . Es hat sich herausgestellt , dass pflanzliche Proteine aus Ackerbohne und auch in Kombination mit Weizenprotein für die Erzeugung solcher Produkte für Beef Jerky u . ä . nicht geeignet sind, da diese mit konventionellen Verfahren kaum oder nur geringfügig texturierbar sind . Auch die Faserlänge des fertigen Materials ist gegenüber echtem Fleisch signifikant verkürzt . However, consumers do not want to do without the properties that are already known, i.e. products made from plant proteins should not only resemble the familiar meat products in terms of color and shape, but should also be able to be consumed or processed in the same way as far as possible. It has been found that plant proteins from broad beans and in combination with wheat protein are not suitable for producing products such as beef jerky and the like, as they can hardly or only slightly be textured using conventional methods. The fiber length of the finished material is also significantly shorter than that of real meat.
Entsprechend besteht das Bedürfnis , dieser Nachfrage gerecht zu werden, ohne dabei auf eine nachhaltige und ressourcenschonende Landwirtschaft zu verzichten . Accordingly, there is a need to meet this demand without sacrificing sustainable and resource-saving agriculture.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG SUMMARY OF THE INVENTION
Diesem Bedürfnis wird mit den Gegenständen der unabhängigen Patentansprüche Rechnung getragen . Weiterbildungen und Ausgestaltungsformen des vorgeschlagenen Prinzips sind in den Unteransprüchen angegeben . This need is taken into account by the subject matter of the independent patent claims. Further developments and embodiments of the proposed principle are specified in the subclaims.
Bisherige Forschungen gingen davon aus , dass die Faserbildung im Formteil und der Ausgangsdüse aus der mehrphasigen Gelbildung bei hohen Temperaturen und der anschließenden Verformung dieses mehrphasigen Systems durch Scherspannungen im Formteil resultiert , wobei die Masse auf weniger als 100 ° C abgekühlt ist , um die Fasern nicht zu zerstören . Previous research assumed that fiber formation in the molded part and the exit nozzle results from multiphase gel formation at high temperatures and the subsequent deformation of this multiphase system by shear stresses in the molded part , where the mass is cooled to less than 100 ° C in order not to destroy the fibers .
Obwohl sich diese Methode zur Herstellung faseriger Produkte auf Proteinbasis , die typischerweise Fleischprodukten ähneln, als erfolgreich erwiesen hat , bleibt die Kontrolle der resultierenden Faserbildung eine Herausforderung . Diese erfordern eine präzise Kontrolle der Gelbildung , der Abkühlung sowie der Scherkräfte im Formteil , die wiederum in hohem Maße variieren, da solche hochelastischen Materialien ein Wandschlupf und Schmelzbruchphänomen aufweisen, das die Verformungsgeschichte erheblich beeinflusst . Wandschlupf oder Schmelzbruch führen zu einem plötzlichen Druckabfall in der Düse und damit zu einer Expansion der Masse , und neben einem Zerreißen der Fasern auch zu einem instabilen Verhalten . Although this method has proven successful in producing fibrous protein-based products that typically resemble meat products, controlling the resulting fiber formation remains a challenge. This requires precise control of gel formation, cooling and shear forces in the molded part, which in turn lead to vary greatly, since such highly elastic materials exhibit wall slip and melt fracture phenomena, which significantly affect the deformation history. Wall slip or melt fracture lead to a sudden drop in pressure in the nozzle and thus to an expansion of the mass and, in addition to tearing of the fibers, to unstable behavior.
Mit dem hier vorgestellten Verfahren lassen sich auch Kombinationen verschiedener Proteingemische zu Texturaten verarbeiten, welche die für Beef Jerky charakteristische Faserlängen und einstellbare Textur aufweisen . Die fertigen Produkte sind entweder frittiert , gebraten, getrocknet oder auch trockenbeschichtet . The process presented here can also be used to process combinations of different protein mixtures into texturates that have the fiber lengths and adjustable texture characteristic of beef jerky. The finished products are either deep-fried, roasted, dried or dry-coated.
Definition Proteingemisch Definition protein mixture
Zum Zwecke dieser Anmeldung bedeutet der Begriff „Proteingemisch" ein Pflanzenproteingemisch . Ein derartiges Pflanzenproteingemisch wird im Herstellungsprozess im Regelfall aus einer einzelnen Pflanzenart gewonnen, wobei Verunreinigungen anderer Pflanzen in geringem Maße vorkommen können . For the purposes of this application, the term "protein mixture" means a plant protein mixture. Such a plant protein mixture is usually obtained from a single plant species in the manufacturing process, although contamination from other plants may occur to a small extent.
Sofern nicht anders genannt , umfasst ein „Pflanzenprotein" ein Pflanzenproteingemisch aus der j eweiligen Pflanze , andernfalls wird von einem „einzelnen Pflanzenprotein" gesprochen . Das Gemisch kann neben den eigentlichen pflanzlichen Proteinen auch noch weitere Bestandteile wie Stärke , Zucker, Faserstoffe , Mineralien, Fette sowie Öle enthalten . Ebenso können einzelne Aminosäuren Teile des Proteingemischs sein . Die j eweiligen Mengen werden weiter unten noch näher in den Begriffen Konzentrat und Isolat definiert . Unless otherwise stated, a "plant protein" includes a plant protein mixture from the respective plant, otherwise it is referred to as a "single plant protein". In addition to the actual plant proteins, the mixture can also contain other components such as starch, sugar, fiber, minerals, fats and oils. Individual amino acids can also be part of the protein mixture. The respective amounts are defined in more detail below in the terms concentrate and isolate.
In entsprechender Weise ist ein „Erbsenprotein" oder ein Pflanzenprotein auf Erbsenbasis ein Proteingemisch, welches im Wesentlichen Erbse , Erbsenbestandteile oder Proteine der Erbsenpflanze umfasst und entsprechend aufbereitet worden ist . Similarly, a "pea protein" or a pea-based vegetable protein is a protein mixture which essentially comprises pea, pea components or proteins of the pea plant and has been processed accordingly.
Ein Proteingemisch kann aus der Pflanzenart als solcher gewonnen werden, aber auch das Resultat eines Nebenstroms sein . Es gibt auch verschiedene Nebenströme , Presskuchen und Rückstände , die als Protein- quelle genutzt werden können und somit im Sinne dieser Definition Proteingemische darstellen . Dazu gehören unter anderem, -ohne abschließende Auf zählung- , Rückstände aus der Zuckergewinnung , der Erzeugung alkoholischer Getränke wie Bier und Wein, Rückstände und Nebenströme aus der Ölerzeugung wie Soj aöl , Kokosöl und Rapsöl , oder der pflanzlichen Milcherzeugung wie Hafermilch, Erbsenmilch oder Ackerbohnenmilch . Weitere Beispiele für verschiedene Nebenströme , aus denen sich Proteingemische erzeugen lassen oder diese enthalten sind unter anderem Okara ( Soj apulpe ) , Mandelpulpe , Haferpulpe , Ko- kospulpe/Fleisch, Sonnenblumenkuchen, Rapskuchen, Leinsamenmehl , Hanf kuchen, Cashew-Rückstände und Erdnuss kuchen und Maisglutenmehl , Molkenprotein, Casein-Mizellen, Kartoffelfruchtwasser , Kichererbsenpulpe , Linsen-Rückstände , verbrauchte Brauhefe und verbrauchtes Malz ( Biertreiber ) . A protein mixture can be obtained from the plant species as such, but can also be the result of a side stream. There are also various side streams, press cakes and residues that can be used as protein source and thus represent protein mixtures within the meaning of this definition. These include, among others - without an exhaustive list - residues from sugar production, the production of alcoholic beverages such as beer and wine, residues and side streams from oil production such as soy oil, coconut oil and rapeseed oil, or plant-based milk production such as oat milk, pea milk or field bean milk. Other examples of various side streams from which protein mixtures can be produced or which contain them include okara (soy pulp), almond pulp, oat pulp, coconut pulp/meat, sunflower cake, rapeseed cake, linseed flour, hemp cake, cashew residues and peanut cake and corn gluten flour, whey protein, casein micelles, potato fruit water, chickpea pulp, lentil residues, spent brewer's yeast and spent malt (beer driver).
Weitere pflanzliche Proteine , die sowohl als Konzentrat , als Isolat ( siehe die dortige Definitionen ) aber auch in anderer Form als Proteingemische verarbeitet werden können umfassen unter andere ( ohne abschließende Nennung texturiertes Soj aprotein, Tempeh, Hydrolysiertes Weizenprotein, Mykoprotein ( Pilzmyzel , beispielsweise aus Fusarium venenatum) , Reisprotein, Kartoffelprotein, Maisprotein ( Zein-Pro- tein ) , Hanfprotein, Algenprotein, z . B . aus Spirulina der Chlorella, Rapsprotein, Sonnenblumenprotein, Baumwollsamenprotein, Kürbiskernprotein, Quinoaprotein, Amaranthprotein, Hirseprotein, Dinkelprotein, Haferprotein, Gerstenprotein, Lemnaprotein, Maniokprotein, Kokospro- tein, Macadamia-Protein, Cashewprotein, Chiaprotein, Leinsamenprotein, Sacha-Inchi-Protein, Wassermelonensamenprotein, Pistazienprotein und Hefeprotein . Other plant proteins that can be processed as concentrate, as isolate (see the definitions there) or in other forms as protein mixtures include, but are not limited to, textured soy protein, tempeh, hydrolysed wheat protein, mycoprotein (fungal mycelium, e.g. from Fusarium venenatum), rice protein, potato protein, corn protein (zein protein), hemp protein, algae protein, e.g. from spirulina or chlorella, rapeseed protein, sunflower protein, cottonseed protein, pumpkin seed protein, quinoa protein, amaranth protein, millet protein, spelt protein, oat protein, barley protein, lemna protein, cassava protein, coconut protein, macadamia protein, cashew protein, chia protein, linseed protein, sacha inchi protein, watermelon seed protein, pistachio protein and yeast protein.
Die genannten Proteine können wiederum in Hülsenfruchtproteine und Nicht-Hülsenfruchtproteine aufgeteilt werden . Je nach gewünschtem Texturat lasse sich Hülsenfruchtproteingemische mit Nicht-Hülsen- f ruchtproteingemischen kombinieren und mit dem vorgestellten Verfahren verarbeiten The proteins mentioned can in turn be divided into legume proteins and non-legume proteins. Depending on the desired texture, legume protein mixtures can be combined with non-legume protein mixtures and processed using the process presented.
Definition Hülsenfruchtprotein Ein Hülsenfruchtprotein ist ein Proteingemisch, welches aus Hülsenfrüchten gewonnen wird . Dazu gehören unter anderem Erbse und Ackerbohne , aber auch Linse , Mungbohne , Kichererbse , weiße Bohne und Erdnüsse . Soj a gehört ebenso zu diesen, soll j edoch, -sofern nicht explizit angegeben- ebenfalls unter den Begriff Hülsenfruchtprotein fallen, obwohl der Anbau von Soj abohnen im Verhältnis zu anderen Hülsenfrüchten deutlich mehr Ressourcen verbraucht . Definition of legume protein A legume protein is a protein mixture that is obtained from legumes. These include peas and broad beans, but also lentils, mung beans, chickpeas, white beans and peanuts. Soy also belongs to these, but - unless explicitly stated - should also be included under the term legume protein, although the cultivation of soybeans consumes significantly more resources than other legumes.
Definition Nicht-Hülsenfruchtprotein Definition of non-legume protein
Ein Nicht-Hülsenfruchtprotein ist ein Proteingemisch, welches pflanzlichen Proteine umfasst , die aber nicht aus einer Hülsenfrucht stammen . Sie werden somit aus anderen Feldfrüchten gewonnen, die nicht n der obigen Definition als Hülsenfrüchte aufgeführt sind und auch keine solche darstellen . Dazu gehören neben Weizen auch alle anderen Cerealien und Getreidesorten, beispielsweise Hafer, sowie Hanf , Kartoffel , Reis , Hanf , Kürbiskern, Mais aber auch Raps und Sonnenblume . Proteine aus Algen, Hefe , Pilzmycelium und/oder Pilz-Fruchtkörper fallen ebenfalls unter die Nicht-Hülsenfruchtproteine A non-legume protein is a protein mixture that includes plant proteins that do not come from a legume. They are therefore obtained from other crops that are not listed as legumes in the above definition and do not constitute such. In addition to wheat, this also includes all other cereals and grains, for example oats, as well as hemp, potatoes, rice, hemp, pumpkin seeds, corn, but also rapeseed and sunflower. Proteins from algae, yeast, fungal mycelium and/or fungal fruiting bodies also fall under the category of non-legume proteins.
In diesem Zusammenhang werden Proteingemischen aus diesen Pflanzen auch als andere Proteingemische bezeichnet , und so von Proteingemischen aus oder mit Hülsenfrüchten unterschieden . In this context, protein mixtures from these plants are also referred to as other protein mixtures and are thus distinguished from protein mixtures from or with legumes.
Definition Konzentrat sowie Isolat Definition of concentrate and isolate
Die Begriffe Pflanzenproteinisolat und Pflanzenproteinkonzentrat beschreiben j eweils Pflanzenproteingemische , die sich in der Konzentration des Proteinanteils unterscheiden . Die anderen Bestandteile eines Isolats bzw . Konzentrat sind beispielsweise Fette , Zucker einschließlich Stärke und Cellulose , die bei der Verarbeitung des Konzentrats oder Isolats im Gemisch Zurückbleiben . Die einzelnen anderen Bestandteile sind gegenüber der ursprünglichen Konzentration reduziert , Reste befinden sich aber wegen der verschiedenen Aufbereitungsmöglichkeiten in unterschiedlicher Konzentration weiterhin im Isolat bzw . Konzentrat . Daneben befindet sich auch ein geringer Anteil an Restfeuchte in dem Isolat bzw . Konzentrat . Ein Pflanzenproteinisolat ist beispielsweise ein Gemisch aus einem Pflanzenprotein, bei dem die Konzentration des Proteins in dem Gemisch im Bereich über 85% Gewichtsanteil liegt , beispielsweise im Bereich von 87% bis 97% Gewichtsanteil . Bei einem Pflanzenproteinkonzentrat liegt der Gewichtsanteil des Pflanzenproteins üblicherweise im Bereich unterhalb von 80 Gewichts-% oder auch unterhalb von 70 Gewichts-! , beispielsweise im Bereich von 40 Gewichts-% , bis 75 Gewichts-! oder auch bis ca . 80 Gewichts-% . Es gibt zudem einen Übergangsbereich, der j e nach Proteingemisch von 75 Gewichts-% und 85 Gewichts-! reicht und in dem, j e nach Hersteller, Proteinvariante oder anderen Parametern mal von Konzentrat oder auch von Isolat gesprochen wird . The terms plant protein isolate and plant protein concentrate describe plant protein mixtures that differ in the concentration of the protein content. The other components of an isolate or concentrate are, for example, fats, sugars including starch and cellulose, which remain in the mixture when the concentrate or isolate is processed. The individual other components are reduced compared to the original concentration, but residues are still present in the isolate or concentrate in varying concentrations due to the different processing options. There is also a small amount of residual moisture in the isolate or concentrate. A plant protein isolate, for example, is a mixture of a plant protein in which the concentration of the protein in the mixture is in the range of over 85% by weight, for example in the range of 87% to 97% by weight. In a plant protein concentrate, the weight proportion of the plant protein is usually in the range of below 80% by weight or even below 70% by weight, for example in the range of 40% by weight, up to 75% by weight! or even up to approx. 80% by weight. There is also a transition area which, depending on the protein mixture, ranges from 75% by weight to 85% by weight! and in which, depending on the manufacturer, protein variant or other parameters, one speaks of concentrate or isolate.
Je nach Aufbereitungs- und Herstellungsprozess kann aus einer Pflanzenart somit ein Pflanzenproteinkonzentrat oder Pflanzenproteinisolat gewonnen werden . Damit beeinflusst der Herstellungsprozess nicht nur wesentlich die Konzentration des Pflanzenproteingemisches , sondern gegebenenfalls auch die Zusammensetzung der übrigen Bestandteile sowie der Restfeuchte . Depending on the preparation and production process, a plant protein concentrate or plant protein isolate can be obtained from a plant species. The production process therefore not only significantly influences the concentration of the plant protein mixture, but also the composition of the other components and the residual moisture.
Definition weitere Zutaten Definition of other ingredients
In einigen Aspekten kann eine zusätzliche Funktionalität in Proteinzusammensetzung , Geschmack, textureller Zusammensetzung , visuellen und/oder haptischen Eigenschaften durch mindestens eine weitere Zutat erzeugt werden . Hier wäre zum einen anzumerken, dass die oben genannten Proteingemische aus den verschiedenen Trägerpflanzen, zum einen sowohl hinsichtlich der verschiedenen Feldfrüchte aber auch hinsichtlich der Konzentration gemischt werden . Ein Beispiel wären Mischungen aus Erbsenprotein und Ackerbohnenprotein aber gegebenenfalls auch Zusätze von Weizen oder Reisprotein zu einem Proteingemisch aus Soj a oder auch Erbse . In some aspects, additional functionality in protein composition, taste, textural composition, visual and/or haptic properties can be created by at least one further ingredient. It should be noted here, on the one hand, that the above-mentioned protein mixtures from the various carrier plants are mixed, both in terms of the different crops and also in terms of concentration. An example would be mixtures of pea protein and broad bean protein, but possibly also additions of wheat or rice protein to a protein mixture from soya or pea.
Daneben können auch weitere Zutaten, wie Salz , Gewürze , zusätzliche Stärke , Zucker , Sirup, zuckerhaltige Fruchtsäfte , Fette oder Öle vorhanden sein . Diese lassen sich sowohl als Teil der Rohmasse am Anfang zugeben, alternativ oder zusätzlich auch während des Verarbeitungsprozesses . Es hat sich hier überraschend herausgestellt , dass gerade Zu- cker , Öle und Salze , bzw . Salz- , Öl-haltigen Zutaten . z . B . Traubensaftkonzentrat oder Soj asauce nicht nur zu einer geschmacklichen Anpassung und/oder einer texturellen Änderung führen können . Diese zusätzlichen Bestandteile können in freier Form vorliegen, aber auch in entsprechenden Rohstoffen in stark konzentrierter Form gebunden sein, also z . B . Zucker in Sirup . In addition, other ingredients such as salt, spices, additional starch, sugar, syrup, sugary fruit juices, fats or oils may be present. These can be added either as part of the raw mass at the beginning or alternatively or additionally during the processing. It has surprisingly been found that additions in particular Sugar, oils and salts, or ingredients containing salt or oil, e.g. grape juice concentrate or soy sauce, can not only lead to an adjustment in taste and/or a change in texture. These additional ingredients can be present in free form, but can also be bound in corresponding raw materials in a highly concentrated form, e.g. sugar in syrup.
Eine weitere Möglichkeit besteht in der Zuführung funktioneller Bestandteile , wie Aromen, und/oder zusätzlicher Protein- bzw . Aminosäurequellen zur Einstellung bestimmter Eigenschaften oder Verbesserung der menschlichen Bioverfügbarkeit . Im Allgemeinen werden die zusätzlichen Gemische sowie ein oder mehrere der oben genannten Stoffe als weitere Zutat oder weitere Komponente bezeichnet . Another possibility is the addition of functional ingredients, such as flavors, and/or additional protein or amino acid sources to adjust certain properties or improve human bioavailability. In general, the additional mixtures and one or more of the above-mentioned substances are referred to as additional ingredients or additional components.
Definition Grundmischung Definition of basic mixture
Eine Grundmischung ist eine Kombination aus einem Proteingemisch sei es aus einer Pflanzenart , oder Gemische aus mehreren Pflanzenarten, als Pflanzenproteinisolat , Pflanzenproteinkonzentrat oder eine Kombination hiervon, sowie Wasser , das vor und/oder während der Verarbeitung hinzugegeben wird . Optional können weitere Proteingemische , und/oder mindestens eine Zutat und/oder mindestens eine andere Komponente hinzugefügt werden . A base mix is a combination of a protein mixture, be it from one plant species, or mixtures of several plant species, as plant protein isolate, plant protein concentrate or a combination thereof, and water, which is added before and/or during processing. Optionally, further protein mixtures, and/or at least one ingredient and/or at least one other component can be added.
Die so erstellte Mischung bildet bei Zugabe von Wasser einen Teig , der anschließend in einem Extruder weiterverarbeitet wird . Alternativ können die einzelnen Bestandteile auch einzeln oder als Gemisch dem Extruder während der Extrusion zugeführt werden . When water is added, the mixture created in this way forms a dough, which is then further processed in an extruder. Alternatively, the individual components can also be fed into the extruder individually or as a mixture during extrusion.
Die Grundmischung wird im Allgemeinen in Gewichts-% angegeben, und zwar j eweils bezogen auf das Gewicht aller hinzugefügten Zutaten . Eine Grundmischung aus 50% Gewichtsanteil Proteingemisch und 50% Gewichtsanteil Wasser wird somit durch Mischen gleicher Gewichtsanteile des Proteingemisches und Wasser erzeugt . Dennoch ist der gesamte Wasseranteil in der Grundmischung etwas größer als 50% , weil das Proteingemisch selbst j a etwas Restfeuchte enthält . Das gleiche gilt für der Grundmischung zugefügte Salze , Zucker, Fette , da diese ebenfalls im Proteingemisch in unterschiedlicher Menge vorhanden sind . Entsprechend sind somit die einzelnen Bestandteile in der Grundmischung bezüglich der hinzugegebenen Anteile etwas verschoben . Dies gilt insbesondere auch im Blick auf den Wasseranteil , der aufgrund der Restfeuchte im Proteingemisch im Teig meist etwas höher ist als das rein zugegebene Wasser , im fertigen Texturat aber wiederum niedriger sein kann, weil etwas Wasser verdampft ist . The base mixture is generally given in % by weight, based on the weight of all added ingredients. A base mixture of 50% by weight protein mixture and 50% by weight water is thus produced by mixing equal weight proportions of protein mixture and water. However, the total water content in the base mixture is slightly greater than 50% because the protein mixture itself contains some residual moisture. The same applies to salts, sugars and fats added to the base mixture, as these are also present in the protein mixture in varying quantities. Accordingly, the individual components in the basic mixture are slightly offset in terms of the proportions added. This is particularly true with regard to the water content, which is usually somewhat higher than the water added in the dough due to the residual moisture in the protein mixture, but can be lower in the finished texturate because some of the water has evaporated.
Definition Extrudat Definition Extrudate
Im Folgenden wird die in dem Extruder insbesondere durch Kneten erzeugte Teigmasse , die anschließend dehnungsverformt werden soll als Extrudat oder auch als viskoelastische Masse bezeichnet . Das Texturat entspricht dann dem fertigen dehnungsverformten und anderweitig bearbeiteten Extrudat . In the following, the dough mass produced in the extruder, particularly by kneading, which is then to be stretch-formed is referred to as extrudate or viscoelastic mass. The texturate then corresponds to the finished stretch-formed and otherwise processed extrudate.
Definition Faser Definition Fiber
Fasern im Sinne dieser Anmeldung sind elastischen, kohäsiven Schichten, die entlang einer Hauptrichtung ausgerichtet sind, die als Faserrichtung bezeichnet ist . Fasern im Sinne dieser Anmeldung weisen eine starke Anisotropie auf , was bedeutet , dass sie sich vom restlichen Produkt ablösen oder trennen lassen, wenn die Fasern in eine andere Richtung als ihre Faserrichtung gezogen werden ( z . B . aus der Querrichtung, wenn sie in Längsrichtung ausgerichtet sind, oder umgekehrt ) . Die Fasern sind damit relativ locker oder ablösbar , wenn sie in eine Richtung orthogonal zur Faserrichtung gezogen werden, und elastisch und kohäsiv, wenn sie entlang der Faserrichtung gezogen werden . Durch simples Ziehen mit der Hand können einzelne Fasern von dem Produkt abgelöst werden . Fibers within the meaning of this application are elastic, cohesive layers that are aligned along a main direction, referred to as the fiber direction. Fibers within the meaning of this application have a strong anisotropy, which means that they can be detached or separated from the rest of the product if the fibers are pulled in a direction other than their fiber direction (e.g. from the transverse direction if they are aligned lengthwise, or vice versa). The fibers are thus relatively loose or detachable if they are pulled in a direction orthogonal to the fiber direction, and elastic and cohesive if they are pulled along the fiber direction. Individual fibers can be detached from the product by simply pulling with the hand.
Als Faserlänge wird maximale Länge der Schicht bezeichnet , die sich vom Produkt ablöst , ohne zu reißen und dabei ihre starke Anisotropie und Elastizität in der Faserrichtung zu behalten . Die durchschnittliche Faserlänge ist meist geringer und folgt einer Normal-Verteilung . Wenn nicht anders angegeben, ist mit der Faserlänge überwiegend die durchschnittliche Faserlänge gemeint . The fiber length is the maximum length of the layer that separates from the product without tearing and retains its strong anisotropy and elasticity in the fiber direction. The average fiber length is usually lower and follows a normal distribution. Unless otherwise stated, the fiber length mainly refers to the average fiber length.
Definition thermomechanische Behandlung Ein Prozess während der Extrusion, bei der der Teig einer bestimmten Temperaturspanne ausgesetzt ist , während er mechanisch verarbeitet wird . Eine mechanische Verarbeitung kann Kneten, Rollen, Walzen, Stauchen und andere Formen umfassen, bei dem auf den Teig eine Kraft oder ein Drehmoment ausgeübt wird . Definition of thermomechanical treatment A process during extrusion in which the dough is subjected to a specific range of temperatures while being mechanically processed. Mechanical processing may include kneading, rolling, rolling, upsetting, and other forms in which a force or torque is applied to the dough.
Definition axiale und transversale Dehnung Definition of axial and transverse strain
Die Verformung des Materials entlang der Längsachse ( axial , bzw . longitudinal ) und/oder seitlichen Achse ( transversal ) , die typischerweise in einem Kanal einer Düse auftritt , der nach dem Schraubenabschnitt des Extruders montiert ist . Das Material wird dabei entlang der j eweiligen Achse auseinandergezogen . Erfolgt die Dehnung nach dem Ausgang des Extruders , wird das Extrudat entsprechend gedehnt . The deformation of the material along the longitudinal axis (axial or longitudinal) and/or lateral axis (transversal), which typically occurs in a channel of a nozzle mounted after the screw section of the extruder. The material is thereby stretched along the respective axis. If the stretching takes place after the exit of the extruder, the extrudate is stretched accordingly.
Definition Materialtemperatur Definition material temperature
Die Temperatur , die das Proteingemisch während der thermomechanischen Behandlung in der Extrusion erreicht . Die angegebenen Temperaturen beziehen sich, wenn nicht anders angegeben auf die Materialtemperatur . The temperature that the protein mixture reaches during the thermomechanical treatment in the extrusion process. The temperatures given refer to the material temperature unless otherwise stated.
Der Erfinder hat erkannt , dass bei der Verarbeitung pflanzlicher Proteine auftretende Dehnungsspannungen bei der Verformung effizienter sind als Scherkräfte . Eine geeignete Steuerung des Auftretens und der Stärke dieser Kräfte ermöglicht die Erzeugung faseriger Strukturen in Proteinmischungen, die in herkömmlichen Systemen aufgrund unzureichender Verformung der Matrix nicht ausreichend texturiert werden . The inventor has recognized that tensile stresses occurring during the processing of plant proteins are more efficient in deformation than shear forces. Appropriate control of the occurrence and strength of these forces enables the creation of fibrous structures in protein mixtures that are not sufficiently textured in conventional systems due to insufficient deformation of the matrix.
Im Besonderen wird vorgeschlagen, bezogen auf die Extrusionsrichtung transversale und/oder longitudinale Dehnungsspannungen auszunutzen, um faserige Strukturen in Extrudaten auf Pflanzenproteinbasis sowohl bei mittlerem (<50 Gewichts-% ) als auch bei niedrigem Feuchtigkeitsgehalt (<Gewichts-30% ) zu erzeugen . Das vorgeschlagene Verfahren erlaubt es , die Anisotropie des Texturats im Gegensatz zu herkömmlichen Methoden einstellen zu können, so dass es möglich ist , die Technik auf alle Arten von Proteinquellen und deren Mischungen anzuwenden . Entsprechend können beispielsweise Faserlängen von 1 cm bis 30 cm im Durchschnitt oder sogar mehr erzeugt werden . Durch die Anpassung der Viskoelastizität beispielsweise mittels einer geeigneten Auswahl der Zutaten und/oder der Verformungsspannungen lassen sich auch Proteingemische texturieren, die ansonsten nicht oder nur schwierig zu texturieren sind . Damit ist eine Grundlage für die Texturierung einer großen Bandbreite von Proteinen ( einschließlich Konzentraten) geschaffen worden und die Textur lässt sich entsprechend den Anforderungen des gewünschten Endprodukts gestalten . So sind vegane Produkte realisierbar, die in Textur und Geschmack Fisch, Huhn oder eine Alternative aus Rind- oder Schweinefleisch ähneln . Das sich ergebende Texturat besitzt eine lange faserähnliche Struktur mit Faserlängen von größer als 8 cm und insbesondere auch größer als 10 cm und bis zu 30 cm, die den Fasern von Fleisch, insbesondere Muskelfleisch besonders stark ähneln . In particular, it is proposed to exploit transverse and/or longitudinal extensional stresses with respect to the extrusion direction to generate fibrous structures in plant protein-based extrudates at both medium (<50 wt%) and low moisture content (<30 wt%). The proposed process allows to adjust the anisotropy of the texturate, unlike traditional methods, so that it is possible to apply the technique to all types of protein sources and their mixtures. Accordingly, for example, fiber lengths from 1 cm to 30 cm on average or even more can be generated. By adjusting the viscoelasticity, for example by means of a suitable selection of ingredients and/or deformation stresses, it is also possible to texture protein mixtures that are otherwise impossible or difficult to texture. This creates a basis for texturing a wide range of proteins (including concentrates) and the texture can be designed to meet the requirements of the desired end product. This makes it possible to create vegan products that are similar in texture and taste to fish, chicken or an alternative made from beef or pork. The resulting texturate has a long fiber-like structure with fiber lengths of greater than 8 cm and in particular greater than 10 cm and up to 30 cm, which are particularly similar to the fibers of meat, particularly muscle meat.
Das vorgeschlagene Verfahren basiert auf einer Kombination aus einer Grundmischung aus Weizenprotein mit einem oder mehreren weiteren Proteingemischen sowie Nebenkomponenten und Wasser, die bei trockenem bis mittlerem Feuchtigkeitsgehalt ( 10 Gewichts-% bis ca . 50 Gewichts-% ) sowie recht hohen Materialtemperaturen von mehr als 110 ° C extrudiert wird . Zur Herstellung des Texturats wird eine speziell geformte Düse , insbesondere ohne Kühlung zur Erzeugung einer kontinuierlichen Dehnungsverformung verwendet , die zu der erfindungsgemäßen Faserbildung führt . Durch die Anwendung des dehnungsdominierten Strömens bzw . genauer eines Gleitens wird dabei eine transversale oder longitudinale Geschwindigkeitskomponente der heißen Masse in der Düse aufgrund einer sich ändernden Form und/oder eines sich verringernden Querschnitts erzeugt . Vorzugsweise liegt bei diesem Prozess die Temperatur über 100 ° C und der Druck über einen weiteren Bereich innerhalb der Düse hinweg bei mehr als 5 bar . Die sich ergebende Struktur des Texturats besitzt eine fleischähnliche Charakteristik unter anderem durch eine fasrige Struktur , deren Länge größer als 8 cm und insbesondere größer als 10 cm ist . Der Wasseranteil dieses Texturats liegt im Bereich von weniger als 50 Gewicht-% , insbesondere weniger als 30 Gewichts-% . The proposed method is based on a combination of a base mixture of wheat protein with one or more other protein mixtures as well as secondary components and water, which is extruded at a dry to medium moisture content (10% by weight to approx. 50% by weight) and at quite high material temperatures of more than 110 °C. To produce the texturate, a specially shaped nozzle is used, in particular without cooling, to generate a continuous elongation deformation that leads to the fiber formation according to the invention. By using the elongation-dominated flow or, more precisely, sliding, a transverse or longitudinal velocity component of the hot mass in the nozzle is generated due to a changing shape and/or a decreasing cross-section. Preferably, in this process the temperature is above 100 °C and the pressure over a wider area within the nozzle is more than 5 bar. The resulting structure of the texturate has a meat-like characteristic, inter alia due to a fibrous structure whose length is greater than 8 cm and in particular greater than 10 cm. The water content of this texturate is in the range of less than 50% by weight, in particular less than 30% by weight.
Am Ausgang der Dehnungsdüse wird somit ein direkt-expandiertes Texturat gebildet , das nach einer Rehydrierung oder nach einem Walzen verwendet werden kann, um die Poren zu kollabieren und kompakte faserige Endpro- dukte zu erzeugen . Dazu gehört unter anderem auch ein weiterer Pressoder Rollvorgang , der eine Dehnspannung in eine andere Richtung erzeugt als die Richtung der Dehnspannung, die auf das Texturat gewirkt hat , als die Masse durch die Dehnungsdüse gepresst wurde . At the exit of the expansion die, a directly expanded texturate is thus formed, which can be used after rehydration or after rolling to collapse the pores and produce compact fibrous final products. products. This includes, among other things, a further pressing or rolling process which produces a tensile stress in a different direction than the direction of the tensile stress which acted on the textured material when the mass was pressed through the stretching die.
Die Art der Dehnungsspannungen, d . h . transversale und/oder auch longitudinale Spannungen lassen sich durch die Düsengeometrie bestimmen . Das Ausmaß der Dehnungsspannungen transversal und/oder longitudinal kann durch Variation des Wandmaterials ( PTFE , Keramik oder Edelstahl ) sowie durch Variation der in dieser Anmeldung aufgeführten Auslegungsparametern eingestellt werden . The type of tensile stresses, i.e. transverse and/or longitudinal stresses, can be determined by the nozzle geometry. The extent of the transverse and/or longitudinal tensile stresses can be adjusted by varying the wall material (PTFE, ceramic or stainless steel) and by varying the design parameters listed in this application.
Die Verwendung verschiedener Materialien als Wandmaterial ermöglicht es , den Beitrag der Scherspannungen einzustellen, der in einigen Fällen durch die Verwendung einer PTFE- oder Keramikwand fast auf null reduziert werden kann . Dies verringert das Risiko von Fließinstabilitäten in der Düse und ermöglicht eine sehr gut definierte Deformation durch longitudinale und/oder transversale Dehnung des Materials . Dadurch lassen sich allein durch die Düsengeometrie longitudinale und/oder transversale Dehnungsspannungen erzeugen . Dazu gehören beispielsweise die Form und Größe des Eingangsquerschnitts , die Form des Ausgangsquerschnitts und/oder der Übergang von Eingangs- zu Ausgangsquerschnitt hierzu . Unter dem Begriff einer longitudinalen Dehnungsspannung wird eine Dehnungsspannung verstanden, die im Wesentlich parallel zur Vortriebsrichtung verläuft . Eine transversale Dehnung ist eine Dehnung , die hauptsächlich senkrecht oder quer zur Vortriebsrichtung des Materials steht . Auf diese Weise lässt sich die Art und die Stärke der Dehnungsspannung einstellen und so auch Proteinmischungen textu- rieren, die anderweitig schwierig zu erzeugen sind . The use of different materials as wall material makes it possible to adjust the contribution of shear stresses, which in some cases can be reduced to almost zero by using a PTFE or ceramic wall. This reduces the risk of flow instabilities in the nozzle and enables very well-defined deformation through longitudinal and/or transverse stretching of the material. This means that longitudinal and/or transverse stretching stresses can be generated solely through the nozzle geometry. These include, for example, the shape and size of the inlet cross-section, the shape of the outlet cross-section and/or the transition from the inlet to the outlet cross-section. The term longitudinal stretching stress refers to a stretching stress that is essentially parallel to the direction of advance. Transverse stretching is a stretching that is mainly perpendicular or transverse to the direction of advance of the material. In this way, the type and strength of the stretching stress can be adjusted, allowing protein mixtures that are otherwise difficult to generate to be textured.
Auf diese Weise lassen sich nicht nur verschiedene Proteingemische texturieren, sondern es wurde überraschend festgestellt , dass Proteingemische verwendet werden können, die sich bei konventionellen Bedingungen nicht zu langen Fasern oder einer langfaserigen fleischähnlichen Struktur texturieren lassen . Durch eine weitere Verarbeitung kann dann die fasrige Struktur des Texturats an das gewünschte Endprodukt angepasst werden . Der Erfinder schlägt nun eine Herangehensweise vor , die auf der hier vorgestellten Trockenextrusion beruht , aber dennoch zu einem Ergebnis führt , bei dem das erzeugte Texturat einerseits einen Feuchtigkeitsgehalt von weniger als 40 Gewichts-% , insbesondere im Bereich von 5 Gewichts-% bis 30 Gewichts-% , oder auch weniger als 25 Gewichts-% aufweist , wobei aber dennoch eine durchschnittliche Faserlänge von 8 cm und mehr erreicht wird . Daneben lässt sich durch die Kombination der Zutaten der Grundmischung ein einstellbares Mundgefühl , Textur und/oder Knusprigkeit erzeugen . Die Knusprigkeit wird durch die höhere Glasübergangstemperatur der verwendeten Zutaten hervorgerufen, die so bei konventionellen Fleischprodukten nicht vorhanden ist . Die Glasübergangstemperatur lässt durch die Verteilung von Kohlenhydraten und Proteine einstellen, so dass beispielsweise beim Frittieren knusprige Teile erzeugt werden, ähnlich wie bei Nuggets , wo man normalerweise auch Panade braucht , um das zu erreichen . Not only can different protein mixtures be texturized in this way, but it has been surprisingly found that protein mixtures can be used that cannot be texturized into long fibers or a long-fiber meat-like structure under conventional conditions. Through further processing, the fibrous structure of the texturate can then be adapted to the desired end product. The inventor now proposes an approach which is based on the dry extrusion presented here, but nevertheless leads to a result in which the texturate produced has a moisture content of less than 40% by weight, in particular in the range of 5% to 30% by weight, or even less than 25% by weight, while still achieving an average fiber length of 8 cm or more. In addition, the combination of the ingredients in the base mixture can be used to create an adjustable mouthfeel, texture and/or crispiness. The crispiness is caused by the higher glass transition temperature of the ingredients used, which is not present in conventional meat products. The glass transition temperature can be adjusted by the distribution of carbohydrates and proteins, so that when deep-fried, for example, crispy pieces are produced, similar to nuggets, where breading is normally needed to achieve this.
Vorteilhaft ist bei dem vorgeschlagenen Verfahren, dass eine Maillard Reaktion und/oder eine positive Geschmacks- und Farbenbildung erzeugt werden können, was das Produkt insgesamt sehr attraktiv und „innovativ" macht . Durch diese Flexibilität können mit dem vorgeschlagenen Prinzip verschiedene Produktarten hergestellt werden, deren Faserlänge ebenfalls einstellbar sind, beispielsweise : The advantage of the proposed process is that a Maillard reaction and/or a positive taste and color formation can be generated, which makes the product very attractive and "innovative" overall. This flexibility means that different types of products can be produced with the proposed principle, the fiber length of which can also be adjusted, for example:
• ein weiches Produkt ( äquivalent zu konventionellen vegan Jerky) ; • a soft product (equivalent to conventional vegan jerky);
• ein Produkt , das außen knusprig aber innen weich ist ; • a product that is crispy on the outside but soft on the inside;
• ein Produkt , das außen und innen knusprig ist . • a product that is crispy on the outside and inside .
Mit weiteren Maßnahmen wird auf diese Weise die Textur und Farbe typischer getrockneter Fleischprodukte wie Beef Jerky erreicht . With further measures, the texture and color of typical dried meat products such as beef jerky is achieved.
So wird in einigen Aspekten ein Verfahren zum Herstellen eines Textu- rats vorgeschlagen, bei dem in einem ersten Schritt eine Grundmischung bereitgestellt wird . Thus, in some aspects, a method for producing a texture is proposed, in which a base mixture is provided in a first step.
Die Grundmischung umfasst hierzu in einigen Aspekten ein Nicht-Hülsen- f ruchtproteingemisch sowie ein Hülsenfruchtproteingemisch, dessen Inhaltsstoffe sich von dem Nicht-Hülsenfruchtproteingemisch unterschei- det. Das Nicht-Hülsenfruchtproteingemisch, insbesondere beispielsweise Weizenprotein oder Haferprotein kann beispielsweise einen Anteil zwischen 8 Gewichts-% und 72 Gewichts-% bezogen auf die Grundmischung aufweisen. Weitere mögliche Anteile wären 15 Gewichts-% 20 Gewichts- %, 25 Gewichts-%, 30 Gewichts-%, 35 Gewichts-%, 40 Gewichts-%, 45 Gewichts-%, 50 Gewichts-%, 55 Gewichts-%, 60 Gewichts-%, 65 Gewichts- % und 70 Gewichts-% sowie vor allem die jeweiligen Bereiche zwischen zwei dieser genannten Werte, also z.B. zwischen 45 Gewichts-% und 50 Gewichts-% . The basic mixture includes in some aspects a non-legume protein mixture and a legume protein mixture whose ingredients differ from the non-legume protein mixture. det. The non-legume protein mixture, in particular for example wheat protein or oat protein, can for example have a proportion of between 8% by weight and 72% by weight based on the basic mixture. Other possible proportions would be 15% by weight, 20% by weight, 25% by weight, 30% by weight, 35% by weight, 40% by weight, 45% by weight, 50% by weight, 55% by weight, 60% by weight, 65% by weight and 70% by weight and above all the respective ranges between two of these values, e.g. between 45% by weight and 50% by weight.
Das Hülsenfruchtproteingemisch umfasst beispielsweise ein Erbsenproteingemisch, Ackerbohnenproteingemisch oder auch eine Kombination hiervon, und zwar mit einem Anteil zwischen 5 Gewichts-% und 64 Ge- wichts-% bezogen auf die Grundmischung. Weitere mögliche Anteile wären 10 Gewichts-%, 15 Gewichts-%, 20 Gewichts-%, 30 Gewichts-%, 35 Ge- wichts-%, 40 Gewichts-%, 45 Gewichts-%, 50 Gewichts-%, 55 Gewichts-%, 60 Gewichts-%, 65 Gewichts-%, 70 Gewichts-% und 75 Gewichts-% sowie vor allem die jeweiligen Bereiche zwischen zwei dieser genannten Werte, also z.B. zwischen 45 Gewichts-% und 50 Gewichts-%. Ebenso sind andere Hülsenfruchtproteingemische denkbar, einschließlich Soja. Der Proteinanteil an der Grundmischung insgesamt liegt in einigen Aspekten zwischen 40 Gewichts-% und 72 Gewichts-%. The legume protein mixture includes, for example, a pea protein mixture, field bean protein mixture or a combination of these, with a proportion of between 5% and 64% by weight based on the basic mixture. Other possible proportions would be 10% by weight, 15% by weight, 20% by weight, 30% by weight, 35% by weight, 40% by weight, 45% by weight, 50% by weight, 55% by weight, 60% by weight, 65% by weight, 70% by weight and 75% by weight and, above all, the respective ranges between two of these values, e.g. between 45% by weight and 50% by weight. Other legume protein mixtures are also conceivable, including soy. The protein content of the base mixture as a whole is in some aspects between 40% and 72% by weight.
Die Grundmischung wird unter Zugabe von Wasser zu einem Teig vermischt. Der zugegebene Wasseranteil kann dabei zwischen 20 Gewichts-% bis 50 Gewichts-%, insbesondere im Bereich von 28 Gewichts-% und 45 Gewichts-% liegen. Weitere mögliche Anteile von Wasser, die zugegeben werden, sind 15 Gewichts-%, 20 Gewichts-%, 25 Gewichts-%, 30 Gewichts-%, 35 Ge- wichts-%, 40 Gewichts-%, 45 Gewichts-% und 50 Gewichts-% sowie vor allem die jeweiligen Bereiche zwischen zwei dieser genannten Werte. In einigen Aspekten kann auch die Proteinmischung in der Grundmischung bereits eine erhöhte Restfeuchte aufweisen. Dies wird bei der Zugabe von Wasser berücksichtigt, so dass sich ein gesamter Anteil von Wasser in dem Teig ergibt, der in einigen Aspekten geringer als 55 Gewichts- % ist, insbesondere aber geringer als 50 Gewichts-% und insbesondere weniger als 45 Gewichts-% weniger als 40 Gewichts-% oder auch weniger als 35 Gewichts-% bezogen auf die Breimasse. Zudem enthält die Grundmischung wenigstens eine weitere Komponente umfassend wenigstens eine aus Stärke , zuckerhaltige Stoffe , Salz , Aromen, Gewürzen, Farbstoffe mit einem Anteil zwischen 0 , 5 Gewichts-% und 30 Gewichts-% bezogen auf die Grundmischung . Im Besonderen kann dies Zucker , Stärke oder zuckerhaltige Stoffe wie Säfte oder Sirup mit einem Anteil bis zu 25 Gewicht-% , Salz bis zu 3 Gewichts-% , Aromen bis zu 2 Gewichts-% und farbgebende Zutaten bis zu 2 Gewichts-% sein . Durch die Mischung und Wahl der Anteile aus den Proteingemischen und den weiteren Bestandteilen werden die Fasrigkeit und/oder die Knusprigkeit über einen weiten Bereich hinweg eingestellt . The base mixture is mixed with water to form a dough. The amount of water added can be between 20% and 50% by weight, particularly in the range of 28% and 45% by weight. Other possible amounts of water that can be added are 15%, 20%, 25%, 30%, 35%, 40%, 45% and 50% by weight, and especially the ranges between two of these values. In some aspects, the protein mixture in the base mixture can also already have an increased residual moisture content. This is taken into account when adding water, resulting in a total proportion of water in the dough which is in some aspects less than 55% by weight, but in particular less than 50% by weight and in particular less than 45% by weight, less than 40% by weight or even less than 35% by weight based on the mash mass. In addition, the basic mixture contains at least one further component comprising at least one of starch, sugary substances, salt, flavourings, spices, colourings in a proportion of between 0.5% and 30% by weight based on the basic mixture. In particular, this can be sugar, starch or sugary substances such as juices or syrup in a proportion of up to 25% by weight, salt up to 3% by weight, flavourings up to 2% by weight and colouring ingredients up to 2% by weight. By mixing and choosing the proportions of the protein mixtures and the other components, the fibrousness and/or crispness can be adjusted over a wide range.
Die Zugabe des Wassers kann vor einem Kneten erfolgen, aber auch während des Knetens und Formen des Breis bzw . Teigs in einem Extruder . Mit anderen Worten kann die Grundmischung in einigen Aspekten in einen Extruder eingefüllt werden und das Wasser wird separat zugeführt . In anderen Aspekten wird das Wasser der Grundmischung teilweise oder auch vollständig beigefügt und anschließend der entstandene Teig dem Extruder zum weiteren Kneten hinzugefügt . The addition of water can be done before kneading, but also during kneading and shaping of the slurry or dough in an extruder. In other words, in some aspects, the base mixture can be filled into an extruder and the water is added separately. In other aspects, the water is partially or completely added to the base mixture and then the resulting dough is added to the extruder for further kneading.
Das Verfahren umfasst weiterhin den Schritt eines Extrudierens des Breis mit einer maximalen Temperatur im Bereich zwischen 110 ° C bis 160 ° C, insbesondere aber zwischen 120 ° C und 145 ° C . Unter dem Begriff Extrudieren wird diesbezüglich ein Kneten des Teigs unter einem erhöhten Druck und der oben erwähnten Temperatur verstanden, wobei der Teig meist durch ein oder mehrere Schnecken- oder ähnlich arbeitende Getriebe geknetet und vorgetrieben wird . Die thermomechanische Beanspruchung führt in der Mischung zu einer Polymerisation und Netzwerk- bzw . Gelbildung, deren Eigenschaften sich wiederum aus der Mischung und deren Komponenten ergeben . Die Masse des Teigs wird somit bei einem geringen Feuchtigkeitsgehalt von weniger als 50 Gewichts-% (bis zu etwas oberhalb 10 Gewichts-% ) , aber bei den obigen hohen Temperaturen extrudiert , so dass von einer Trockenextrusion oder von einer leicht feuchten Extrusion gesprochen werden kann . Durch den geringeren Wasseranteil auf einem mittleren bis niedrigen Niveau besitzt die Masse des Teigs gegenüber anderen Herstellungsverfahren eine hochvis kose , hochelastischen Matrix im Schneckenteil des Extruders . Das auf diese Weise erzeugte Extrudat ( auch als hochkvis kose aber gleichzeitig hochelastischen Matrix bezeichnet ) wird nun bei einer Temperatur von größer als 90 ° C und insbesondere mehr als 100 ° C dehnungsverformt , wobei auf die Masse eine Dehnungsspannung ausgeübt wird, die in einigen Aspekten transversal , d . h . im Wesentlichen senkrecht zur Vortriebsrichtung ist . Dies kann beispielsweise durch eine spezielle Dehnungsdüse erzeugt werden, die nicht gekühlt sein muss . Die spezielle Dehnungsdüse ist beispielsweise in einigen Aspekten dadurch gekennzeichnet , dass deren Eingangsquerschnittsfläche bzw . deren Eingangsquerschnitt größer ist als eine Ausgangsquerschnittsfläche bzw . ein Ausgangsquerschnitt oder auch dass eine Breite und/oder Höhe des Eingangs sich zu einer Breite und/oder Höhe des Ausgangs unterscheidet . In diesen Fällen wird eine transversale Dehnung verursacht . The method further comprises the step of extruding the slurry at a maximum temperature in the range between 110 ° C and 160 ° C, but in particular between 120 ° C and 145 ° C. The term extrusion in this regard means kneading the dough under increased pressure and the temperature mentioned above, whereby the dough is usually kneaded and pushed forward by one or more screw or similar gears. The thermo-mechanical stress leads to polymerization and network or gel formation in the mixture, the properties of which in turn arise from the mixture and its components. The dough mass is thus extruded at a low moisture content of less than 50 % by weight (up to just over 10 % by weight), but at the above high temperatures, so that one can speak of dry extrusion or slightly moist extrusion. Due to the lower water content at a medium to low level, the dough mass has a highly viscous, highly elastic matrix in the screw section of the extruder compared to other production processes. The extrudate produced in this way (also referred to as a highly viscous but at the same time highly elastic matrix) is then strain-deformed at a temperature of greater than 90 °C and in particular more than 100 °C, wherein a strain is exerted on the mass which in some aspects is transverse, i.e. essentially perpendicular to the direction of advance. This can be produced, for example, by a special strain nozzle which does not have to be cooled. The special strain nozzle is, for example, characterized in some aspects in that its input cross-sectional area or its input cross-section is larger than an output cross-sectional area or an output cross-section or else that a width and/or height of the input differs from a width and/or height of the output. In these cases, a transverse strain is caused.
Nach dem vorgeschlagenen Prinzip erfolgt die oben angesprochene Dehnungsverformung entweder in longitudinale Richtung , d . h . entlang des Vortriebs und/oder in eine transversale Richtung, d . h . quer zum Vortrieb . Somit spricht man auch von einer longitudinalen Dehnung oder einer transversalen Dehnung, wobei eine transversale Dehnung in zwei Richtungen erfolgen kann . Eine Kombination derartiger Dehnungen lässt sich beispielsweise durch die oben genannten Parameter unter anderem durch Wahl des Wandmaterials und der Düsengeometrie einstellen . Die Dehnungsspannungen erfolgt unter anderem durch ein Gleiten des Extru- dats entlang der Wand, so dass kaum oder keine Schwerströmungen entstehen . Hier ist insbesondere auch zu betonen, dass der Feuchtigkeitsanteil des hochvis kosen Extrudats nicht zu groß werden sollte , da ansonsten die erforderlichen Dehnungen nicht erzeugt werden können . According to the proposed principle, the strain deformation mentioned above occurs either in a longitudinal direction, i.e. along the advance, and/or in a transverse direction, i.e. across the advance. This is also referred to as longitudinal strain or transverse strain, although transverse strain can occur in two directions. A combination of such strains can be set, for example, using the parameters mentioned above, including by choosing the wall material and the nozzle geometry. The strain stresses occur, among other things, through the extrudate sliding along the wall, so that little or no heavy flow occurs. It should also be emphasized here that the moisture content of the highly viscous extrudate should not be too high, otherwise the required strains cannot be generated.
Auf diese Weise werden in dem Extrudat durch die weiterhin erhöhte Temperatur, insbesondere oberhalb der Verdampfungstemperatur von Wasser und dem vorhandenen Druck durch kontinuierliche Dehnungsverformung und die auftretenden Dehnungsspannungen lange zusammenhängende Fasern erzeugt , die einer Fleischstruktur ähneln . Die dehnverformte Masse verlässt die Düse als Texturat , wobei in einigen Aspekten ein plötzlicher Temperatur- und Druckabfall erfolgt . Bei einer nicht homogenen Verteilung der Feuchtigkeit führt die Expansion zu einer lokalisierten wasserreicheren Phase ( auch als weiche Phase bezeichnet ) , wodurch die erfindungsgemäße Anisotropie im Produkt geschaffen wird . Durch eine Verdampfung werden diese wasserreicheren weichen Phasen noch „lockerer" . In this way, the continued increased temperature, especially above the evaporation temperature of water and the existing pressure, through continuous stretching deformation and the resulting stretching stresses, create long, connected fibers in the extrudate that resemble a meat structure. The stretch-deformed mass leaves the die as a texturate, with a sudden drop in temperature and pressure in some aspects. If the moisture is not distributed homogeneously, the expansion leads to a localized water-rich phase (also referred to as soft phase), which creates the anisotropy in the product according to the invention. Evaporation makes these water-rich soft phases even "loose".
Das dehnverformte Trockentexturat wird anschließend noch weiter getrocknet , bis der Gesamtanteil von Wasser insbesondere weniger als 15 Gewichts-% beträgt . The stretch-formed dry texture is then further dried until the total water content is less than 15% by weight.
In einigen Aspekten wird das dehnverformte Trockentexturat vor , während oder auch nach dem Trocknen noch beschichtet . Hierzu kann es beispielsweise mit einem Öl oder auch einer emulsions-basierten Schicht besprüht werden . Alternativ kann ein Puder und/oder Mehl über das dehnverformte Trockentexturat gestäubt , oder dieses in einem solchen gerollt werden . Die Beschichtung wird zum einen in einigen Aspekten dazu genutzt , die Haltbarkeit des Texturats zu erhöhen, aber zudem auch noch Farbe , Textur , Geschmackseindruck und/oder Konsistenz weiter an die bekannten Fleischprodukte anzupassen . In some aspects, the stretch-formed dry texturate is coated before, during or after drying. For example, it can be sprayed with an oil or an emulsion-based layer. Alternatively, a powder and/or flour can be dusted over the stretch-formed dry texturate, or it can be rolled in one. The coating is used in some aspects to increase the shelf life of the texturate, but also to further adapt the color, texture, taste impression and/or consistency to the known meat products.
Für eine derartige Beschichtung können folgende Stoffe alleine oder in Kombination eingesetzt werden : Zucker , Salz , natürliche Aromastoffe , Gewürze unter anderem Cayennepfeffer, Koreandersamenpulver , Kreuzkümmelpulver , Ingwerpulver, Paprikapulver , Kurkumapulver, Kardamompulver , Hefeextrakt , Zwiebelpulver, Tomatenpulver, Honig-Pulver , Senf , Rauch- Aroma, Säure ( Zitronensäure ) , Knoblauchpulver, Paprika-Extrakt , Chilipulver, Säureregulator (Natriumacetate ) , Petersilie und Oregano . Zur besseren Haftung der Beschichtung kann das Texturat vorher mit einer dünnen Emulsionsschicht versehen sein . Auch können die oben genannten Zutaten mit Sirup, Fetten oder Ölen vermischt sein, um eine Emulsion zu bilden . The following substances can be used alone or in combination for this type of coating: sugar, salt, natural flavourings, spices including cayenne pepper, coriander seed powder, cumin powder, ginger powder, paprika powder, turmeric powder, cardamom powder, yeast extract, onion powder, tomato powder, honey powder, mustard, smoke flavouring, acid (citric acid), garlic powder, paprika extract, chili powder, acidity regulator (sodium acetate), parsley and oregano. To improve the adhesion of the coating, the textured product can be provided with a thin layer of emulsion beforehand. The above ingredients can also be mixed with syrup, fats or oils to form an emulsion.
In einigen Aspekten werden das zugeführte Proteingemisch und das Wasser bei einer ansteigenden Temperatur bis zur maximalen Temperatur geknetet . Während weiteren Knetens des Teigs kann die maximale Temperatur beibehalten werden . Der Temperatur- sowie der Druckanstieg erfolgen in einigen Aspekten kontinuierlich, kann aber auch diskontinuierlich erfolgen, d . h . mit Abschnitten des Vortriebs , in den keine weitere Er- wärmung erfolgt. Der Übergang von einem Brei (meist höherer Wasseranteil) zu einem Teig ist dabei fließend, wobei insbesondere letzterer eine geknetete und mechanisch kaum noch trennbare Masse aus den Komponenten der Grundmischung und Wasser darstellt. In some aspects, the added protein mixture and water are kneaded at an increasing temperature up to the maximum temperature. During further kneading of the dough, the maximum temperature can be maintained. The increase in temperature and pressure is continuous in some aspects, but can also be discontinuous, i.e. with sections of the advance in which no further increase is required. warming. The transition from a porridge (usually with a higher water content) to a dough is fluid, with the latter in particular being a kneaded and mechanically almost inseparable mass made up of the components of the base mixture and water.
Die maximale Temperatur liegt in einigen Aspekten im Bereich von 110°C bis 160°C und insbesondere zwischen 115°C und 135°C und insbesondere zwischen 120 °C und 145 °C. Weitere Temperaturbereiche für die maximale Temperatur wären 112°C, 114°C, 116°C, 118°C, 120°C, 122°C, 124°C, 126°C, 128°C, 130°C, 132°C, 134°C, 136°C, 138°C, 140°C, 142°C, 144°C, 146°C, 148°C, 152°C und 154°C. Dabei kann die Temperatur kontinuierlich während des Knetens und Vortriebs des Teigs auf die maximale Temperatur gesteigert und dann konstant gehalten werden. In einigen Aspekten ist der Temperaturanstieg so ausgestaltet, dass die maximale Temperatur nach ca. der Hälfte einer Extruderstrecke erreicht wird. Ebenso kann die Temperatur während des Vortriebs während des Knetens mehrmals geändert werden, so dass abschnittsweise verschiedene Temperaturen eingestellt sind. The maximum temperature is in some aspects in the range of 110°C to 160°C and in particular between 115°C and 135°C and in particular between 120°C and 145°C. Other temperature ranges for the maximum temperature would be 112°C, 114°C, 116°C, 118°C, 120°C, 122°C, 124°C, 126°C, 128°C, 130°C, 132°C, 134°C, 136°C, 138°C, 140°C, 142°C, 144°C, 146°C, 148°C, 152°C and 154°C. The temperature can be continuously increased to the maximum temperature during kneading and propulsion of the dough and then kept constant. In some aspects, the temperature rise is designed so that the maximum temperature is reached after about half of an extruder section. Likewise, the temperature can be changed several times during the advance during kneading, so that different temperatures are set in sections.
Ebenso steigt während des Knetens und des Extrudierens der Druck auf einen Maximalwert an. Entsprechend ist in einigen Aspekten vorgesehen, dass ein Extrudieren bei einem Druck im Bereich von 1 bar bis zu 100 bar oder darüber erfolgt. Typische Bereiche liegen zwischen 20 bar und 80 bar und insbesondere weniger als 60 bar am Ende des Extruders. Likewise, during kneading and extrusion, the pressure increases to a maximum value. Accordingly, in some aspects, extrusion is provided at a pressure in the range of 1 bar up to 100 bar or more. Typical ranges are between 20 bar and 80 bar and in particular less than 60 bar at the end of the extruder.
Durch Variation des thermischen Spannungsprofils während der Extrusion wird der Grad der Polymerisation und der Netzwerkbildung variiert, womit die Elastizität und/oder Viskosität eingestellt werden kann. Insbesondere das in Weizen vorhandene Gluten spielt eine wichtige Rolle bei der Netzwerkbildung Dieser Aspekt wird nicht nur im Extruder selbst bewirkt (d.h. während es Knetens es Teigs) , sondern in geringerem Maße auch während der Dehnungsverformung. By varying the thermal stress profile during extrusion, the degree of polymerization and network formation is varied, allowing the elasticity and/or viscosity to be adjusted. In particular, the gluten present in wheat plays an important role in network formation. This aspect is not only brought about in the extruder itself (i.e. during kneading of the dough) but also, to a lesser extent, during the stretching deformation.
In einigen weiteren Aspekten wird während des Knetens, d.h. im Schneckenteil des Extruders ein Gas hinzugegeben, um auf diese Weise den Teig und auch das spätere Extrudat aufzulockern. Das Gas kann im Schneckenteil des Extruders an einer Stelle, beispielsweise im Anfangsbereich des Extruders aber auch an verschiedenen Stellen hinzugefügt werden . In einigen Aspekten wird das Gas bei einem Druck hinzugefügt , der später während der Extrusion, insbesondere im Schneckenteil noch erhöht wird . Dadurch wird das Gas im Material des Extrudats „gelöst" und bleibt im Material gebunden . Erst bei der späteren Dehnungsverformung und insbesondere am Ende bi Austritt des Texturats wird der Druck wieder geringer, so dass das Gas zu der Auflockerung des Extrudats beiträgt . Als Gas kann hierzu Kohlendioxid, Stickstoff und in einigen Fällen auch Luft verwendet werden . In some other aspects, a gas is added during kneading, ie in the screw part of the extruder, in order to loosen the dough and also the later extrudate. The gas can be added to the screw part of the extruder at one point, for example in the initial area of the extruder but also at various points. In some aspects, the gas is added at a pressure that is later increased during extrusion, particularly in the screw section. This "dissolves" the gas in the material of the extrudate and remains bound in the material. Only during the later stretching deformation and particularly at the end when the textured material exits does the pressure decrease again, so that the gas contributes to loosening the extrudate. The gas used for this purpose can be carbon dioxide, nitrogen and in some cases air.
In einigen Fällen kann auch dem Teig ein gaserzeugendes Material hinzugefügt werden, welches sich bei der weiteren Verarbeitung, also insbesondere während des Knetvorgangs im Extruder zersetzt und so zur Gasbildung beiträgt . Ein typisches derartiges Material ist Natron (Natriumhydrogencarbonat ) , welches mit Citraten oder anderen leichten Säuren sich unter Bildung von Kohlendioxid zersetzt . Beide Stoffe werden in einigen Aspekten der Grundmischung anfangs als trockene Materialien beigefügt , und beginnen erst bei Zugabe von Wasser zu reagieren . Wenn die Zugabe von Wasser im Schneckenteil des Extruders erfolgt , wird ein vorzeitiges Entweichen des Gases auch verhindert . In einigen Aspekten wird auch nur Natron hinzugefügt , und während des Knetens aufgrund der hohen Temperatur wieder zu Kohlendioxid und Natriumcarbonat zersetzt . In some cases, a gas-generating material may be added to the dough, which decomposes during further processing, particularly during kneading in the extruder, and so contributes to gas formation. A typical material of this type is baking soda (sodium hydrogen carbonate), which decomposes with citrates or other mild acids to form carbon dioxide. In some aspects, both substances are initially added to the base mix as dry materials, and only begin to react when water is added. If the water is added in the screw section of the extruder, premature escape of the gas is also prevented. In some aspects, only baking soda is added, and during kneading, due to the high temperature, it decomposes back into carbon dioxide and sodium carbonate.
In dem vorgeschlagenen Verfahren ist die Dehnungsdüse in einigen Aspekten nicht gekühlt , d . h . das dehnungsverformte Texturat verlässt die Dehnungsdüse bei einer Temperatur von mehr als 100 ° C . Ebenso kann das Dehnungsverformen bei verschiedenen Temperaturen, so dass das Dehnungsverformen in einigen Aspekten in mehrere Schritte unterteilt wird, von denen einzelnen Schritte bei verschiedenen Temperaturen über 100 ° C durchgeführt werden . In the proposed method, the stretching die is not cooled in some aspects, i.e. the stretch-formed texturate leaves the stretching die at a temperature of more than 100 °C. Likewise, the stretching can be carried out at different temperatures, so that the stretching can be divided into several steps in some aspects, of which individual steps are carried out at different temperatures above 100 °C.
Während des Dehnungsverformens wird die Strömungsgeschwindigkeit vergrößert . Bei einer longitudinalen Dehnung erfolgt die Veränderung der Strömungsgeschwindigkeit entlang der Vortriebsrichtung, bei einer transversalen Dehnung senkrecht dazu, d . h . die viskose Masse wird entlang einer Richtung quer zur Vortriebsrichtung gedehnt . Da es zwei transversale Richtungen ( orthogonal zur Vortriebsrichtung ) gibt , kann vorgesehen sein, dass während des Ausübens einer Dehnspannung eine Strömungsgeschwindigkeit in eine erste Richtung quer zur Vortriebsrichtung erhöht wird, während sie in eine andere zweite Richtung gleich bleibt oder geringer wird . Dadurch kann der Massestrom konstant gehalten werden . During the strain deformation, the flow velocity is increased. In the case of longitudinal strain, the change in flow velocity occurs along the direction of advance, while in the case of transverse strain, it occurs perpendicularly to it, i.e. the viscous mass is stretched along a direction transverse to the direction of advance. Since there are two transverse directions (orthogonal to the direction of advance), It can be provided that, during the application of a tensile stress, a flow velocity is increased in a first direction transverse to the direction of advance, while it remains the same or decreases in a second direction. In this way, the mass flow can be kept constant.
Entsprechend wird in einigen Aspekten während des Ausübens einer Dehnspannung das Extrudat entlang einer ersten Richtung senkrecht zur Vortriebsrichtung stärker gedehnt als entlang der Vortriebsrichtung . Zusätzlich kann in einigen Aspekten vorgesehen sein, während des Ausübens einer Dehnspannung das Extrudat entlang einer zweiten Richtung senkrecht zur Vortriebsrichtung ebenfalls zu dehnen . Diese zweite Dehnung kann in einigen Aspekten größer sein als die Dehnung in die erste Richtung und/oder die Vortriebsrichtung . Accordingly, in some aspects, during the application of a tensile stress, the extrudate is stretched more along a first direction perpendicular to the direction of advance than along the direction of advance. Additionally, in some aspects, during the application of a tensile stress, the extrudate may also be stretched along a second direction perpendicular to the direction of advance. This second stretch may, in some aspects, be greater than the stretch in the first direction and/or the direction of advance.
Die Dehnung kann bei Temperaturen von größer 100 ° C durch Vortreiben der hochviskosen Masse erfolgen, wobei für die Dehnung in transversale Richtung eine Strömungsgeschwindigkeit in eine Richtung senkrecht zur Vortriebsrichtung vergrößert wird . Alternativ kann für ein longitudinales Dehnungsverformen eine Strömungsgeschwindigkeit in eine Richtung entlang der Vortriebsrichtung vergrößert werden . The elongation can be carried out at temperatures above 100 °C by driving the highly viscous mass, whereby for the elongation in the transverse direction a flow velocity is increased in a direction perpendicular to the direction of advance. Alternatively, for a longitudinal elongation deformation a flow velocity can be increased in a direction along the direction of advance.
Ebenso ist es möglich, dass eine Vortriebsgeschwindigkeit zumindest teilweise geringer ist als eine Strömungsgeschwindigkeit in eine Richtung senkrecht zur Vortriebsrichtung . Damit wird die Masse beispielsweise in einigen Abschnitten schneller verbreitert als vorgetrieben . It is also possible that a propulsion speed is at least partially lower than a flow speed in a direction perpendicular to the propulsion direction. This means that, for example, in some sections the mass is widened more quickly than it is propelled.
Dabei wird in einigen Aspekten die Dehnung durch Beschichtung der Wand, der Abnahme des Durchmessers der Dehnungsdüse bzw . der Länge und/oder der Breite beeinflusst . Der Massestrom bleibt im Wesentlichen konstant und aufgrund der hohen Vis kosität auch laminar . Um ein Reißen der Dehnungsspannungen zu vermeiden, ist es zweckmäßig, die Haftreibung zwischen Masse und Wand gering zu halten, so dass die Masse daran gleitet . Durch Vortreiben des Extrudats wird bei Temperaturen von mehr als 100 ° und insbesondere zwischen 105 ° C und 115 ° C die Masse dehnungsverformt . Am Ende dieser Dehnungsverformung liegt die Temperatur des Zwischenprodukts in einigen Aspekten immer noch über 100 ° C , und bei- spielsweise im Bereich zwischen 110 ° C und 135 ° C . Sie kann in speziellen Aspekten auch über 130 ° C liegen . In some aspects, the expansion is influenced by coating the wall, reducing the diameter of the expansion nozzle or the length and/or width. The mass flow remains essentially constant and, due to the high viscosity, also laminar. In order to avoid tearing of the expansion stresses, it is advisable to keep the static friction between the mass and the wall low so that the mass slides along it. By driving the extrudate forward, the mass is stretched at temperatures of more than 100 ° and in particular between 105 ° C and 115 ° C. At the end of this stretching, the temperature of the intermediate product is still above 100 ° C in some aspects, and at for example in the range between 110 ° C and 135 ° C. In special aspects it can also be above 130 ° C.
Die longitudinale oder auch transversale Dehnungsverformung kann kontinuierlich aber auch abschnittsweise erfolgen . Beim ersten Fall wird dies beispielsweise durch eine kontinuierliche Abnahme des Querschnittes erreicht . In einigen Aspekten wird anstatt des Querschnitts ein Verhältnis von Breite zur Höhe des Eingangs und zum Verhältnis der Breite zur Höhe des Ausgangs in Beziehung gesetzt , wobei das Verhältnis sich ebenso ändern kann . Insbesondere verringert sich eine der beiden Größen zwischen Eingang und Ausgang . Durch die Veränderung der Geometrie können auf diese Weise gezielt transversale Strömungen und Dehnungen aber auch Veränderungen der longitudinalen Strömungsgeschwindigkeit und damit longitudinale Dehnungen erzeugt werden . The longitudinal or transverse strain deformation can be continuous or in sections. In the first case, for example, this is achieved by a continuous reduction in the cross-section. In some aspects, instead of the cross-section, a ratio of width to height at the inlet and the ratio of width to height at the outlet is used, although the ratio can also change. In particular, one of the two sizes between the inlet and the outlet decreases. By changing the geometry, transverse flows and strains can be specifically generated, as well as changes in the longitudinal flow velocity and thus longitudinal strains.
In den genannten Fällen bedeutet dies , dass abschnittsweise die Strömungsgeschwindigkeit der Masse vergrößert wird, gefolgt von weiteren Abschnitten in der Dehnungsdüse , in denen die Strömungsgeschwindigkeit im Wesentlichen konstant ist . Die Zunahme der Strömungsgeschwindigkeit kann dabei entlang, aber auch senkrecht zur Vortriebsrichtung der Masse erfolgen . Die Strömung kann auch kontinuierlich erhöht werden, so dass eine Dehnungsverformung über einen längeren Abschnitt gegebenenfalls auch bis zum Ausgang der Dehnungsdüse erfolgt . In einigen Aspekten wird eine transversale Strömungsgeschwindigkeit ( d . h . senkrecht zur Vortriebsströmungsrichtung ) durch das Verhältnis der Fläche bzw . einer Breite/Höhe des Eingangs zur Fläche bzw . einer Breite/Höhe des Ausgangs bestimmt . In einigen Aspekten kann die Düse auch kurz ausgestaltet sein, sofern vor allem transversale Dehnungsspannungen erzeugt werden . In the cases mentioned, this means that the flow velocity of the mass is increased in sections, followed by further sections in the expansion nozzle in which the flow velocity is essentially constant. The increase in flow velocity can occur along or perpendicular to the direction of advance of the mass. The flow can also be increased continuously, so that expansion deformation occurs over a longer section, possibly even as far as the exit of the expansion nozzle. In some aspects, a transverse flow velocity (i.e. perpendicular to the direction of advance flow) is determined by the ratio of the area or a width/height of the inlet to the area or a width/height of the outlet. In some aspects, the nozzle can also be short, provided that primarily transverse expansion stresses are generated.
In einigen Aspekten ist die Zeit , in der die Masse in Abschnitten der Düse mit konstanter Strömungsgeschwindigkeit vorgetrieben wird, größer als die Zeit , in der die Masse mit wachsender Strömungsgeschwindigkeit vorangetrieben wird . In some aspects, the time during which the mass is propelled in sections of the nozzle at constant flow velocity is greater than the time during which the mass is propelled at increasing flow velocity.
Durch den geringen Wasseranteil in dem Teig ist dessen Vis kosität gegenüber Extrudaten mit höherem Wasseranteil erhöht . Die erhöhte Viskosität führt zu größeren Dehnungsspannungen aufgrund der Unterschiede zwischen Eingangs- und Ausgangsquerschnitt . Ebenso kann die Länge der Düse eine Rolle spielen . Dies ist hilfreich bei den hier vorgestellten Aspekten, um die Geschwindigkeit des Massestroms durch die Form, Länge und Ausgestaltung der Dehnungsdüse zu beeinflussen . In einigen Aspekten ist eine Länge der Düse , durch welche die vis kose Masse vorgetrieben wird, um mindestens den Faktor 1 und insbesondere um den Faktor 3 bis 7 größer als der maximale Durchmesser des Eingangsquerschnitts , bzw . die größte Ausdehnung des Eingangs . Für die Erzeugung von transversalen Dehnungsverformungen der viskosen Masse wird die Länge in eine erste Richtung , senkrecht zur Länge der Düse Breiteüber die Länge der Düse hinweg geändert , z . B . vergrößert , während die Länge in die zur ersten Richtung senkrecht stehende Richtung und senkrecht zur Länge der Düse über die Länge der Düse verringert wird . Wenn sich gleichzeitig auch noch der Ausgangsquerschnitt gegenüber dem Eingangsquerschnitt reduziert , werden neben transversalen Dehnungen auch longitudinale Dehnungen hervorgerufen . Due to the low water content in the dough, its viscosity is increased compared to extrudates with a higher water content. The increased viscosity leads to greater tensile stresses due to the differences between the inlet and outlet cross-section. The length of the nozzle can also play a role. This is helpful in the aspects presented here in order to influence the speed of the mass flow through the shape, length and design of the expansion nozzle. In some aspects, the length of the nozzle through which the viscous mass is propelled is at least a factor of 1 and in particular a factor of 3 to 7 larger than the maximum diameter of the inlet cross-section or the largest extension of the inlet. To generate transverse expansion deformations of the viscous mass, the length in a first direction, perpendicular to the length of the nozzle width, is changed over the length of the nozzle, e.g. increased, while the length in the direction perpendicular to the first direction and perpendicular to the length of the nozzle is reduced over the length of the nozzle. If the outlet cross-section is reduced compared to the inlet cross-section at the same time, longitudinal expansions are caused in addition to transverse expansions.
Entsprechend kann weiterhin vorgesehen sein, während des Vortriebs die Dehnung auf die Masse zumindest in zwei aufeinander folgenden Abschnitten zu ändern . Dadurch kann die Faserbildung verbessert werden . Eine Änderung der Dehnung kann beispielsweise durch eine Änderung der Geometrie , aber auch eine Änderung der Beschichtung der Dehnungsdüse erreicht werden . In einigen Aspekten kann auch die Haft- und/oder Gleitreibung , die auf die Masse während des Vortriebs einwirkt verändert werden, beispielsweise durch eine Änderung der Wandmaterialien der Dehnungsdüse erreicht werden . Es ist in diesem Zusammenhang möglich, die Abschnitte während des Vortriebs so auszugestalten, dass auf die viskose Masse abschnittsweise longitudinale Dehnungsspannungen und transversale Dehnungsspannungen einwirken . Accordingly, it can also be provided to change the strain on the mass in at least two consecutive sections during the advance. This can improve fiber formation. A change in the strain can be achieved, for example, by changing the geometry, but also by changing the coating of the expansion nozzle. In some aspects, the static and/or sliding friction acting on the mass during the advance can also be changed, for example by changing the wall materials of the expansion nozzle. In this context, it is possible to design the sections during the advance in such a way that longitudinal strain stresses and transverse strain stresses act on the viscous mass in sections.
In einigen Aspekten wird nach einem Dehnungsverformen das Texturat auf eine Temperatur unter 100 ° C abgekühlt . Dies kann durch direkte Entspannung , d . h . durch eine Druckentspannung bei gleichzeitiger Abkühlung erfolgen . Eventuell kann die Kühlung auch erst etwas später als die Druckentspannung einsetzen . Durch die plötzliche Druckentspannung insbesondere nahe bei einer Temperatur von 100 ° C als z . B . bei 105 ° C bis 110 ° C wird Wasser innerhalb der dehnungsverformten Matrix plötzlich verdampft und führt in einigen Aspekten zu einer Auflockerung des Texturats . In some aspects, after strain deformation, the textured material is cooled to a temperature below 100 ° C. This can be done by direct relaxation, i.e. by releasing the pressure while cooling. Cooling may also start a little later than the pressure release. Due to the sudden release of pressure, particularly close to a temperature of 100 ° C, e.g. at 105 ° C to 110 ° C, water within the strain deformed matrix is suddenly evaporates and in some aspects leads to a loosening of the texture.
Der plötzliche Druckabfall und die Temperaturabnahme können in einigen Aspekten dazu führen, dass sich in der texturierten Masse kleinere Poren bilden . Entsprechend wird in einigen Aspekten vorgeschlagen, das Texturat nach dem Dehnverformen noch einmal durch Rollen oder Ähnliches zu walzen, um die Fasern auseinander zu ziehen . Dies kann auch noch bei höheren Temperaturen z . B . im Bereich von 40 ° C bis 70 ° C erfolgen . In einigen Aspekten ist vorgesehen, dass ein Rollen oder Walzen des dehnungsverformten Texturats in eine zu der Dehnungsverformung unterschiedlichen Richtung erfolgt . Mit anderen Worten werden gewünscht Scherkräfte auf das dehnungsverf ormte Texturat ausgeübt , die z . B . gegenüber den längsgerichteten Dehnungen in eine andere Richtung zeigen . The sudden drop in pressure and the decrease in temperature can, in some aspects, lead to smaller pores forming in the textured mass. Accordingly, in some aspects it is proposed that the textured material be rolled again by rolling or similar after the stretching process in order to pull the fibers apart. This can also be done at higher temperatures, e.g. in the range of 40°C to 70°C. In some aspects it is provided that the stretching-deformed textured material is rolled or rolled in a direction that is different to the stretching deformation. In other words, shear forces are exerted on the stretching-deformed textured material, which, for example, point in a different direction to the longitudinal stretching.
Zusätzlich oder auch alternativ dazu erfolgt ein Schneiden des Texturats zur Erzeugung von Jerky-ähnlichen Stücken . Das bereits oben angesprochene Bestäuben oder Beschichten mit einer Oberflächenbeschichtung kann hierbei nach dem Rollen oder Zusammenpressen, aber auch noch vor dem Schneiden erfolgen . Wenn das Texturat anschließend noch weiter getrocknet wird, ist es möglich, die Beschichtung während des Trocknens aufzubringen . Additionally or alternatively, the textured material is cut to produce jerky-like pieces. The dusting or coating with a surface coating mentioned above can be done after rolling or pressing, but also before cutting. If the textured material is then dried further, it is possible to apply the coating during drying.
Ein Trocknen kann als Luf t-trocknen durchgeführt werden, bis der Wassergehalt im Texturat die gewünschte maximale Menge erreicht hat . Dies resultiert in einer milderen Behandlung und führt zu eher elastischeren, trockneren Produkten . Alternativ dazu oder bei kleinen Feuchtigkeitsmengen im Texturat wäre ein Frittieren der Texturatstücke auch schon nach dem Beschichten denkbar . Durch ein Frittieren erfolgt eine weitere Maillardreaktion, die zur Krustenbildung beiträgt . Daneben findet beim Frittieren eine zusätzliche Polymerisation der Proteine statt und gegebenenfalls eine weitere Expansion der Restfeuchte . Das Frittieren erlaubt es bei geeigneter Restfeuchte , chipartige , knusprige Produkte herzustellen . Die letzten Schritte , nachdem das Texturat gerollt wurde , bzw . die Dehnungsdüse verlassen hat , lassen sich auch in einer anderen Reihenfolge kombinieren Einige weitere Aspekte beschäftigen sich mit der Grundmischung . In einigen Aspekten wird der Grundmischung zudem Salz zugeführt , um eine Wasserverteilung im Texturat zu modifizieren . Feuchtigkeit lokalisiert sonst eher in der dispergierten Phase und macht die kontinuierliche Phase mit weniger Wasser daher härter . Ebenfalls oder alternativ kann Zucker zugeführt werden, d . h . Zucker über die bereits vorhandenen Anteile im Proteingemisch hinaus . Der zugeführte Zuckeranteil liegt in einigen Aspekten bis zu 25 Gewichts-% , wobei diese Menge wiederum von dem verwendeten Proteingemisch abhängig ist . Hierzu können die oben genannten Zucker verwendet werden . Der zugeführte Zucker wird verwendet , um die großen, verzweigten und reaktiven Proteinmoleküle durch sehr kleine Zuckermoleküle zu ersetzen, und so die Netzwerkbildung zu verringern . Mögliche Zucker hierfür wären Glukose , Fructose , Maltose , Sirup, zuckerhaltige Fruchtsäfte und andere . Drying can be carried out by air drying until the water content in the texturate has reached the desired maximum amount. This results in a milder treatment and leads to more elastic, drier products. Alternatively, or if the moisture content in the texturate is small, it would be possible to deep-fry the texturate pieces after coating. Deep-frying causes a further Maillard reaction, which contributes to the formation of a crust. In addition, additional polymerization of the proteins takes place during deep-frying and, if necessary, further expansion of the residual moisture. Deep-frying allows chip-like, crispy products to be produced if the residual moisture is suitable. The last steps, after the texturate has been rolled or has left the stretching nozzle, can also be combined in a different order. Some other aspects deal with the base mixture. In some aspects, salt is also added to the base mixture to modify water distribution in the texturate. Moisture otherwise tends to localize in the dispersed phase and therefore makes the continuous phase with less water harder. Sugar can also or alternatively be added, i.e. sugar in addition to the amounts already present in the protein mixture. In some aspects, the amount of sugar added is up to 25% by weight, although this amount again depends on the protein mixture used. The sugars mentioned above can be used for this. The sugar added is used to replace the large, branched and reactive protein molecules with very small sugar molecules, thus reducing network formation. Possible sugars for this would be glucose, fructose, maltose, syrup, sugary fruit juices and others.
Mit der Kombination aus zusätzlich zugeführtem Zucker , Salz und den Prozessparametern wie beispielsweise der Temperaturwährend des Knetens kann die Gel- und Bissf estigkeit der Matrix und damit des Texturats auf einen gewünschten Bereich eingestellt werden . With the combination of additional sugar, salt and the process parameters such as the temperature during kneading, the gel and bite firmness of the matrix and thus of the texture can be adjusted to a desired range.
Einige andere Aspekte beschäftigen sich mit einem proteinhaltigen Texturat aus einer Grundmischung . Die Grundmischung umfasst ein ( erstes ) Proteingemisch aus einer Nichthülsenfrucht , beispielsweise Weizen sowie ein Hülsenfruchtproteingemisch, dessen Inhaltsstoffe sich von dem ersten Proteingemisch unterscheidet . Some other aspects deal with a protein-containing texturate from a base mixture. The base mixture comprises a (first) protein mixture from a non-legume, for example wheat, and a legume protein mixture whose ingredients differ from the first protein mixture.
Das erste Nicht-Hülsenfruchtproteingemisch kann beispielsweise einen Anteil zwischen 8 Gewichts-% und 72 Gewichts-% bezogen auf die Grundmischung aufweisen . Weitere mögliche Anteile wären 15 Gewichts-% 20 Gewichts-% , 25 Gewichts-% , 30 Gewichts-% , 35 Gewichts-% , 40 Gewichts- % , 45 Gewichts-% , 50 Gewichts-% , 55 Gewichts-% , 60 Gewichts-% , 65 Gewichts-% und 70 Gewichts-% sowie vor allem die j eweiligen Bereiche zwischen zwei dieser genannten Werte , also z . B . zwischen 45 Gewichts- % und 50 Gewichts-% . Neben Weizen kommt auch ein anderes oder weiteres Nicht-Hülsenfruchtproteingemisch oder eine Kombination von solchen in Betracht . Beispiele für derartige Gemische sind weiter oben auf geführt . Das Hülsenfruchtproteingemisch umfasst beispielsweise ein Erbsenproteingemisch, Ackerbohnenproteingemisch oder auch eine Kombination hiervon, und zwar mit einem Anteil zwischen 0 Gewichts-% und 65 Gewichts-! bezogen auf die Grundmischung. Weitere mögliche Anteile wären 10 Gewichts-%, 15 Gewichts-%, 20 Gewichts-%, 30 Gewichts-%, 35 Gewichts-!, 40 Gewichts-%, 45 Gewichts-%, 50 Gewichts-%, 55 Gewichts-%, 60 Gewichts-% und 65 Gewichts-%, sowie vor allem die jeweiligen Bereiche zwischen zwei dieser genannten Werte, also z.B. zwischen 45 Gewichts-! und 50 Gewichts-%. Ebenso sind andere Hülsenfruchtproteingemische denkbar, einschließlich Soja. The first non-pulse protein mixture can, for example, have a proportion of between 8% and 72% by weight based on the basic mixture. Other possible proportions would be 15%, 20%, 25%, 30%, 35%, 40%, 45%, 50%, 55%, 60%, 65% and 70% by weight and, above all, the respective ranges between two of these values, e.g. between 45% and 50% by weight. In addition to wheat, another or further non-pulse protein mixture or a combination of such can also be considered. Examples of such mixtures are listed above. The legume protein mixture includes, for example, a pea protein mixture, field bean protein mixture or a combination of these, with a proportion of between 0% and 65% by weight based on the basic mixture. Other possible proportions would be 10%, 15%, 20%, 30%, 35%, 40%, 45%, 50%, 55%, 60% and 65% by weight, and above all the respective ranges between two of these values, e.g. between 45% and 50% by weight. Other legume protein mixtures are also conceivable, including soy.
Die Grundmischung umfasst ebenso wenigstens eine weitere Komponente. Diese kann aus Salz, Aromen, Gewürzen, Farbstoffen und weiteren gewählt werden, wobei der Anteil der wenigstens einen weiteren Komponente zwischen 0,25 Gewichts-% und 5 Gewichts-% bezogen auf die Grundmischung liegt. Ebenso kann ein Zucker hinzugefügt sein, wobei dieser wiederum mit einem Gewichtsanteil bis zu 25 Gewichts-% bezogen auf die Grundmischung vorliegt. Dieser Zucker kann auch aus dem Proteinkonzentrat stammen, aber auch aus weiteren Quellen wie Glucose, Fructose, Maltose, Lactose sowie Zuckeralkohole sind hierfür geeignet. Weitere mögliche Zutaten sind farbgebende Zutaten bis zu 2 Gewichts-% und Aromen auch bis zu 2 Gewicht-%. The base mixture also includes at least one other component. This can be selected from salt, flavors, spices, colorings and others, with the proportion of the at least one other component being between 0.25% and 5% by weight based on the base mixture. Sugar can also be added, with this in turn being present in a weight proportion of up to 25% by weight based on the base mixture. This sugar can also come from the protein concentrate, but other sources such as glucose, fructose, maltose, lactose and sugar alcohols are also suitable for this. Other possible ingredients are coloring ingredients up to 2% by weight and flavors also up to 2% by weight.
Das Texturat weist darüber hinaus einen Feuchtigkeitsgehalt von weniger als 35 Gewichts-%, insbesondere weniger als 25 Gewichts-% und insbesondere weniger als 15 Gewichts-% auf, jeweils bezogen auf die Masse des Texturats . In einigen Aspekten kann der Feuchtigkeitsgehalt des Texturats somit weniger als 14 Gewichts-%, 16 Gewichts-%, 17 Gewichts-%, 18 Gewichts-%, 19 Gewichts-%, 20 Gewichts-%, 21 Gewichts-%, 22 Gewichts-%, 23 Gewichts-%, 24 Gewichts-%, 25 Gewichts-%, 26 Gewichts-%, 27 Gewichts-%, 28 Gewichts-% bzw. weniger als 29 Gewichts-% betragen. Der Feuchtigkeitsanteil stammt dabei zum einen aus der Grundmischung (zum kleineren Teil) aber auch aus einem während der Herstellung zugeführten Anteil an Wasser. Das Texturat ist schließlich mit einem Puder, einem Öl oder auch einer Emulsionsschicht überzogen. Zudem kann das Texturat in verschieden große Stücke geschnitten sein. Ein derartiges Texturat zeichnet sich dadurch aus , dass es entsprechenden Fleischprodukten in Konsistenz Farbe und Aussehen stark ähnelt . Insbesondere umfasst es längsangeordnete Fasern, deren durchschnittliche Länge mehr als 8 cm und insbesondere mehr als 10 cm umfassen können . Je nach Schnitt kann die maximale Länge der Fasern des Texturats auch über die Länge der Texturatstücke hinausgehen . The texturate also has a moisture content of less than 35% by weight, in particular less than 25% by weight and in particular less than 15% by weight, in each case based on the mass of the texturate. In some aspects, the moisture content of the texturate can thus be less than 14% by weight, 16% by weight, 17% by weight, 18% by weight, 19% by weight, 20% by weight, 21% by weight, 22% by weight, 23% by weight, 24% by weight, 25% by weight, 26% by weight, 27% by weight, 28% by weight or less than 29% by weight. The moisture content comes partly from the base mixture (to a smaller extent) but also from a proportion of water added during production. The textured product is then covered with a powder, oil or emulsion layer. The textured product can also be cut into pieces of different sizes. Such a texturate is characterized by the fact that it is very similar to corresponding meat products in terms of consistency, color and appearance. In particular, it comprises longitudinally arranged fibers whose average length can be more than 8 cm and in particular more than 10 cm. Depending on the cut, the maximum length of the fibers of the texturate can also exceed the length of the texturate pieces.
In diesem Zusammenhang ist in einigen Aspekten insbesondere die Verteilung der durchschnittlichen Faserlänge gemeint , die zwischen 12 cm und 20 cm oder auch bei 25 cm ihr Maximum aufweist . Die Verteilung der Faserlänge kann dabei beispielsweise einer Gauß-Verteilung folgen . In einigen Aspekten ist diese Gaußverteilung recht schmal , mit einer Standardabweichung im Bereich von 1 bis 2 , 5 cm. In einigen Aspekten sind maximale Faserlängen auch größer als 14 cm und abhängig von der Düse ist auch eine maximale Faserlänge im Bereich zwischen 17 cm und 25 cm oder darüber hinaus möglich . Dadurch ist das Texturat hinsichtlich der Faserstruktur eher gleichförmig, so dass es sich besonders gut für die weitere Verarbeitung eignet . In anderen Aspekten kann die Standardabweichung durch Maßnahmen wie Temperatur oder auch Wassermenge , während der Prozessierung verändert werden, so dass sich verschiedene Verteilungsfunktionen und auch die Faserlänge über einen Bereich hinweg einstellen lassen . In this context, in some aspects this particularly refers to the distribution of the average fiber length, which has its maximum between 12 cm and 20 cm or even at 25 cm. The distribution of the fiber length can, for example, follow a Gaussian distribution. In some aspects this Gaussian distribution is quite narrow, with a standard deviation in the range of 1 to 2.5 cm. In some aspects, maximum fiber lengths are also greater than 14 cm and, depending on the nozzle, a maximum fiber length in the range between 17 cm and 25 cm or more is possible. This makes the textured product rather uniform in terms of fiber structure, making it particularly suitable for further processing. In other aspects, the standard deviation can be changed during processing by measures such as temperature or amount of water, so that different distribution functions and also the fiber length can be set across a range.
Das Texturat kann in einigen Aspekten frittiert sein, aber auch luftgetrocknet , wodurch der oben angegebene Feuchtigkeitsanteil in dem niedrigen Bereich liegt . Zudem ist es möglich, den Puder , das Öl oder auch die emulsions-basierte Schicht entsprechend aus zugestalten, um die haptischen bzw . optischen Eigenschaften, oder auch die sensorischen Eigenschaften wie Geschmack an bestehende Fleischprodukte anzunähern . Hierzu gehören neben Aromen auch Salz , sowie die weiter oben aufgeführten Gewürze , Mineralien und Aromen, die Teil von Emulsionen sein können . Diese lassen sich mit Ölen, Fetten, Sirup oder anderen flüssigen Stoffen zu einer Emulsion vermischen . The texturate can be fried in some aspects, but also air-dried, which means that the moisture content stated above is in the low range. It is also possible to design the powder, the oil or the emulsion-based layer accordingly in order to make the haptic or optical properties, or the sensory properties such as taste, similar to existing meat products. In addition to flavors, this also includes salt, as well as the spices, minerals and flavors listed above, which can be part of emulsions. These can be mixed with oils, fats, syrup or other liquid substances to form an emulsion.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN Weitere Aspekte und Ausführungsformen nach dem vorgeschlagenen Prinzip werden sich in Bezug auf die verschiedenen Ausführungsformen und Beispiele offenbaren, die in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen ausführlich beschrieben werden . BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Further aspects and embodiments according to the proposed principle will become apparent with reference to the various embodiments and examples which are described in detail in connection with the accompanying drawings.
Figur 1 zeigt nach dem vorgeschlagenen Prinzip ein Ausführungsbeispiel eines Verfahrens zur Erzeugung eines proteinhaltigen Texturats nach dem vorgeschlagenen Prinzip ; Figure 1 shows an embodiment of a process for producing a protein-containing texturate according to the proposed principle;
Figur 2 ist ein Bild, welches die fasrige , fleischähnliche Struktur eines proteinhaltigen Texturats zeigt , welches mit dem vorgeschlagenen Verfahren hergestellt wurde ; Figure 2 is a picture showing the fibrous, meat-like structure of a proteinaceous texturate produced by the proposed process;
Figur 3 zeigt ein Bild eines frittierten proteinhaltigen Texturats , welches nach dem vorgeschlagenen Verfahren hergestellt wurde ; Figure 3 shows a picture of a fried proteinaceous texturate prepared according to the proposed process;
Figur 4 ist ein weiteres Beispiel eines Texturats nach dem vorgeschlagenen Prinzip ; Figure 4 is another example of a textured article according to the proposed principle;
Figuren 5A bis 5C zeigen Beispiele verschiedener Dehnungsdüsen, die eine transversale Dehnspannung erzeugen; Figures 5A to 5C show examples of different expansion nozzles that generate a transverse expansion stress;
Figur 6 ist ein Ausführungsbeispiel eines Verfahrens zur Herstellung eines derartigen Texturats ; Figure 6 is an embodiment of a method for producing such a textured product;
Figur 7 zeigt ein Bild eines gewalzten und geschnittenen proteinhaltigen Texturats , welches nach dem vorgeschlagenen Verfahren aus einer Dehnungsdüse hergestellt wurde , die hauptsächlich eine transversale Dehnspannung erzeugt ; Figure 7 shows a picture of a rolled and cut proteinaceous texturate produced by the proposed process from a stretching die generating mainly a transverse stretching stress ;
Figur 8 zeigt ein Bild von frittierten und mit einer Emulsion beschichteten kurzen Texturatstücken . Figure 8 shows a picture of fried short pieces of textured meat coated with an emulsion.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DETAILED DESCRIPTION
Die folgenden Ausführungsformen und Beispiele zeigen verschiedene Aspekte und ihre Kombinationen nach dem vorgeschlagenen Prinzip . Die Ausführungsformen und Beispiele sind nicht immer maßstabsgetreu . Ebenso können verschiedene Elemente vergrößert oder verkleinert dargestellt sein, um einzelne Aspekte hervorzuheben . Es versteht sich von selbst , dass die einzelnen Aspekte und Merkmale der in den Abbildungen gezeigten Ausführungsformen und Beispiele ohne weiteres miteinander kombiniert werden können, ohne dass dadurch das erfindungsgemäße Prinzip beeinträchtigt wird . The following embodiments and examples show various aspects and their combinations according to the proposed principle. The embodiments and examples are not always to scale. Likewise, different elements can be shown enlarged or reduced in size in order to emphasize individual aspects. It goes without saying that the individual aspects and features of the embodiments and examples shown in the figures can easily be combined with one another without affecting the inventive principle.
Figur 1 zeigt einen Teil einer Extruderanordnung nach dem vorgeschlagenen Prinzip . Die Extruderanordnung ist mit einem Mischextruder 1 mit einem Zwillingsschneckengetriebe ausgestaltet , bei dem die zugeführte Masse mittels zweier Schneckengetriebe geknetet und vorwärts in Richtung eines Ausgangs des Mischextruders getrieben wird . Zu diesem Zweck umfasst der Mischextruder 1 einen Motor mit einem Getriebe 10 , an dem die beiden Schneckengetriebe verankert sind . Daran angeschlossen befinden sich mehrere Abschnitte 11a, 11b, 11c , lld und I le des Mischextruders . Figure 1 shows part of an extruder arrangement according to the proposed principle. The extruder arrangement is designed with a mixing extruder 1 with a twin worm gear, in which the supplied mass is kneaded by means of two worm gears and driven forwards in the direction of an outlet of the mixing extruder. For this purpose, the mixing extruder 1 comprises a motor with a gear 10 to which the two worm gears are anchored. Connected to this are several sections 11a, 11b, 11c, 11d and 11e of the mixing extruder.
Die j eweiligen Abschnitte sind über Flansche oder auf andere Weise mechanisch dicht miteinander verbunden . Auf diese Weise kann der dargestellte Mischextruder durch Hinzufügen von einzelnen Abschnitten entweder verlängert oder durch Wegnehmen auch verkürzt werden . In entsprechender Weise sind auch die Schneckenabschnitte 12a, 12b und 12 c ausgestaltet , sodass auch diese durch Hinzufügen oder Entfernen von einzelnen Schneckenelementen verlängert bzw . verkürzt werden können . The respective sections are mechanically tightly connected to one another via flanges or in some other way. In this way, the mixing extruder shown can either be lengthened by adding individual sections or shortened by removing them. The screw sections 12a, 12b and 12c are designed in a similar way so that they can also be lengthened or shortened by adding or removing individual screw elements.
Im Besonderen umfasst der Mischextruder 1 nach dem vorgeschlagenen Prinzip zwei Eingangsabschnitte 11a mit dazugehörigen Schneckenelementen 12b . Die Eingangsabschnitte 11a besitzen j eweils eine Öffnung zur Zuführung der Grundmischung bzw . von Wasser . Im Einzelnen wird in der dargestellten Ausführungsform die Grundmischung über einen Trichter 14 in einen ersten Abschnitt 11a des Mischextruders 1 eingeführt . Nachfolgend wird über einen Zulauf 15 auch das Wasser hinzugegeben, sodass die beiden ersten Extruderabschnitte 11a vor allem einem ersten Mischen zur Formung eines Breis aus dem Wasser und der zugeführten Grundmischung dienen . An die ersten Abschnitte I la angeschlossen sind eine Vielzahl weiterer Abschnitte 11b , 11c und lld, die teilweise mit unterschiedlichen Schneckenelementen 12a befüllt sind . Wie in der Darstellung der Figur 1 zu erkennen, dienen die Schneckenelemente einerseits dem Vortrieb des Teigs aber auch dem Kneten des Teigs unter Erhöhung von Druck und Temperatur . In particular, the mixing extruder 1 according to the proposed principle comprises two inlet sections 11a with associated screw elements 12b. The inlet sections 11a each have an opening for supplying the base mixture or water. In detail, in the embodiment shown, the base mixture is introduced into a first section 11a of the mixing extruder 1 via a funnel 14. The water is then added via an inlet 15, so that the two first extruder sections 11a are mainly used for a first mixing to form a slurry from the water and the base mixture supplied. A large number of further sections 11b, 11c and 11d, some of which are filled with different screw elements 12a, are connected to the first sections 11a. As can be seen in the illustration in Figure 1, the screw elements serve on the one hand to advance the dough but also to knead the dough by increasing the pressure and temperature.
Zu diesem Zweck sind die einzelnen Abschnitte mit mehreren Heizelementen (hier nicht dargestellt ) ausgerüstet , die separat und voneinander unabhängig steuerbar sind . Damit lassen sich in den einzelnen Abschnitten 11a bis I le unterschiedliche Temperaturprofile und damit unterschiedliche Temperaturen des vorgetriebenen Teigs einstellen . Des Weiteren sind auch die einzelnen Schneckenelemente in den j eweiligen Abschnitten unterschiedlich ausgebildet . Einige Schneckenelemente dienen dazu, die Masse aus der Grundmischung und dem zugeführten Wasser zu kneten, um so einen Teig mit einer kontinuierlichen Phase herzustellen . Gleichzeitig wird durch das Kneten und den weiteren Vortrieb der zugeführten Grundmischung in diesen Bereichen der Druck bis auf zwischen 15 und 20 bar erhöht . In weiteren Schneckenelementen können zudem auch Zuführungen für Gase vorgesehen sein, die dazu dienen, dem Teig während des Knetens ein Gas zur Auflockerung zuzuführen . Dabei wird das zugeführte Gas aufgrund des Drucks im Schneckenteil des Extruders gebunden . Die Zuführung erfolgt geregelt und an einer oder auch mehreren Stellen während des Knetens , um eine gleichmäßige Verteilung des Gases in dem Volumen des Teigs zu erreichen . For this purpose, the individual sections are equipped with several heating elements (not shown here) which can be controlled separately and independently of one another. This allows different temperature profiles and thus different temperatures of the dough to be set in the individual sections 11a to 11e. Furthermore, the individual screw elements in the respective sections are also designed differently. Some screw elements are used to knead the mass from the base mixture and the added water in order to produce a dough with a continuous phase. At the same time, the kneading and further advancement of the fed base mixture in these areas increases the pressure to between 15 and 20 bar. Other screw elements can also have feeds for gases which are used to feed the dough with a gas to loosen it up during kneading. The fed gas is bound due to the pressure in the screw section of the extruder. The gas is added in a controlled manner at one or more points during kneading to ensure an even distribution of the gas throughout the dough.
Bei gleichzeitiger Erhöhung der Temperatur bzw . einer hohen Temperatur beispielsweise im Bereich von 120 ° C bis 160 ° C und einem Druck von mehreren bar tritt eine Polymerisation der Proteinmischung mit dem Wasser und den weiteren Bestandteilen ein, so dass sich eine gelartige hochvis kose Masse ergibt . Diese wird von den einzelnen Schneckenelementen 12a auf unterschiedliche Weise geknetet und j eweils in kleinen Stücken bis zu einem Ausgangsabschnitt Ile des Mischextruders 1 vorangetrieben . If the temperature is increased at the same time or if the temperature is high, for example in the range of 120 °C to 160 °C, and a pressure of several bar, the protein mixture polymerizes with the water and the other components, resulting in a gel-like, highly viscous mass. This is kneaded in different ways by the individual screw elements 12a and is driven forward in small pieces to an exit section Ile of the mixing extruder 1.
Der Ausgangsabschnitt Ile des Mischextruders 1 besitzt ausgangsseitig einen leicht konisch zulaufenden Verlauf mit einer Ausstoßzone 13 , an die entweder direkt oder über ein Zwischenstück eine Dehnungsdüse nach dem vorgeschlagenen Prinzip angeschlossen ist . Diese ist j edoch aus Übersichtsgründen lediglich angedeutet und in einigen beispielhaften Ausführungsformen erläutert . Die in diesem Ausgangsabschnitt befindliche Teigmasse wird somit unter hohem Druck im Bereich von mehreren bar beispielsweise bis zu 25 bar durch die Ausstoß zone in die Dehnungsdüse gedrückt und dort einer Dehnungsverformung durch einen gleichmäßigen Vortrieb unterworfen . The outlet section Ile of the mixing extruder 1 has a slightly conical shape on the outlet side with an ejection zone 13, which is connected either directly or via an intermediate piece to an expansion nozzle according to the proposed principle. However, for reasons of clarity, this is only indicated and explained in a few exemplary embodiments. The dough mass in this starting section is thus pressed under high pressure in the range of several bar, for example up to 25 bar, through the ejection zone into the expansion nozzle and there subjected to expansion deformation by a uniform forward propulsion.
An den Mischextruder 1 ist eine Dehnungsdüse 20 angeschlossen . Die Dehnungsdüse 20 umfasst einen Dehnungskörper 21 mit einem Eingangsbereich 23 sowie einem Ausgangsbereich 24 . Der Eingangsbereich 23 besitzt dabei einen Durchmesser bzw . eine Fläche , die deutlich größer ist als der Durchmesser bzw . die Fläche des Ausgangsbereichs 24 . Die Form des Eingangsbereichs 23 und des Ausgangsbereichs 24 können dabei verschieden geformt sein, beispielsweise wie in der Figur 2 hier dargestellt , entweder komplett kreisförmig, aber auch rundstirnig bzw . eiförmig länglich . An expansion nozzle 20 is connected to the mixing extruder 1. The expansion nozzle 20 comprises an expansion body 21 with an inlet region 23 and an outlet region 24. The inlet region 23 has a diameter or an area that is significantly larger than the diameter or the area of the outlet region 24. The shape of the inlet region 23 and the outlet region 24 can be of different shapes, for example as shown in Figure 2, either completely circular, but also round-ended or ovoid-elongated.
Der Eingangsbereich 23 ist entweder direkt an die Ausstoßzone des Mischextruders 1 oder über ein rohrförmiges Zwischenstück 30 an die Ausstoß zone 13 angeschlossen . Im vorliegenden Ausführungsbeispiel umfasst die Dehnungsdüse einen Innenbereich, der als Dehnungsabschnitt 22 bezeichnet wird und sich durch einen kontinuierlich mit gleicher Steigung verj üngenden Querschnitt über die Länge L der Dehnungsdüse hinweg aus zeichnet . Mit anderen Worten wird der Durchmesser ( oder Radius ) Ri und die j eweilige Fläche im Eingangsbereich 23 kontinuierlich über die Länge der Dehnungsdüse hinweg verkleinert bis zum Querschnitt R2 und der j eweiligen Fläche des Ausgangsabschnitts 24 . In der hier dargestellten Querschnittsdarstellung der Düse 20 bildet der sich verj üngende Teil somit ein Parallelogramm mit den beiden parallelen Seiten korrespondierend zum Eingangsabschnitt 23 und dem Ausgangsabschnitt 24 . Dreidimensional betrachtet handelt es sich um einen Kegelstumpf , wobei die j eweiligen Grund- bzw . Endflächen wie dargestellt entweder kreisförmig aber auch rundstirnig mit konischem Zulauf sein können . Die Länge L der Dehnungsdüse ist dabei mindestens drei bis viermal so lang wie der Durchmesser Ri im Eingangsbereich . Durch den hier sich verj üngenden Querschnitt wird bei einem konstanten Massestrom die Strömungsgeschwindigkeit des Teigs während des Vortriebs durch die Dehnungsdüse 20 kontinuierlich vergrößert . Im Ausführungsbeispiel erfolgt die Vergrößerung der Strömungsgeschwindigkeit aufgrund des gleichmäßig abnehmenden Querschnitts ebenfalls gleichmäßig . The inlet region 23 is connected either directly to the discharge zone of the mixing extruder 1 or via a tubular intermediate piece 30 to the discharge zone 13. In the present exemplary embodiment, the expansion nozzle comprises an inner region which is referred to as the expansion section 22 and is characterized by a cross-section which continuously tapers at the same gradient over the length L of the expansion nozzle. In other words, the diameter (or radius) Ri and the respective area in the inlet region 23 are continuously reduced over the length of the expansion nozzle down to the cross-section R 2 and the respective area of the outlet section 24. In the cross-sectional view of the nozzle 20 shown here, the tapering part thus forms a parallelogram with the two parallel sides corresponding to the inlet section 23 and the outlet section 24. Viewed three-dimensionally, it is a truncated cone, with the respective base and outlet sides being parallel. End faces as shown can be either circular or round-faced with a conical inlet. The length L of the expansion nozzle is at least three to four times as long as the diameter Ri in the inlet area. Due to the tapering cross section here, the flow velocity of the dough is continuously increased during propulsion through the expansion nozzle 20 at a constant mass flow. In the exemplary embodiment, the flow velocity also increases evenly due to the evenly decreasing cross section.
Um einen konstanten Massestrom zu erreichen, bedeutet dies , dass die Strömungsgeschwindigkeit somit vom Radius des Eingangsbereichs und des Ausgangsbereichs bzw . von deren Flächen abhängig ist . Wenn beispielsweise der Eingangsbereich eine Fläche aufweist , die dreimal so groß ist wie die Fläche des Ausgangsbereich, muss auch die Strömungsgeschwindigkeit im Ausgangsbereich um den Faktor drei entsprechend vergrößert sein, um den gleichen Massestrom zu gewährleisten . In order to achieve a constant mass flow, this means that the flow velocity is dependent on the radius of the inlet area and the outlet area or on their areas. For example, if the inlet area has an area that is three times as large as the area of the outlet area, the flow velocity in the outlet area must also be increased by a factor of three to ensure the same mass flow.
Aufgrund der anwachsenden Strömungsgeschwindigkeit wird das vorgetriebene Extrudat parallel zur Vortriebsrichtungsdehnung gedehnt . Dadurch bilden sich bei dem weiterhin hohen Druck über 7 bar und der hohen Temperatur in der Dehnungsdüse im Bereich von über 100 ° C längliche Faserstrukturen aus . Durch die gleichmäßige Verj üngung , die insbesondere über eine Einstellung der Länge der Dehnungsdüse sowie die Eingangsquerschnitt und den Ausgangsquerschnitt gesteuert werden kann, wird ein Wandschlupf und auch eine Scherspannung , die zu einem Aufreißen der vorgetriebenen Masse führt , vermieden . Due to the increasing flow velocity, the extruded material is stretched parallel to the direction of advance. This results in the formation of elongated fiber structures at the continued high pressure of over 7 bar and the high temperature in the expansion nozzle in the range of over 100 °C. The uniform tapering, which can be controlled in particular by adjusting the length of the expansion nozzle as well as the inlet and outlet cross-sections, prevents wall slippage and shear stress, which leads to tearing of the extruded material.
In einem weiteren Gesichtspunkt kann darüber hinaus auch die Beschichtung der Innenseite der Dehnungsdüse mit einem besonders haftreibungsarmen Material versehen werden . Neben Edelstahl , der unter anderem in der Nahrungsmittelproduktion eingesetzt wird, kommt auch ein Kunststoff wie beispielsweise Teflon in Betracht . Dieser ist besonders reibungsarm, sodass das vorgetriebene Extrudat am Rand einer stark reduzierten oder kaum vorhandenen Scherspannung ausgesetzt ist . Dadurch werden lange Fasern entlang der Vortriebsrichtung in der Teigmasse erzeugt . Abhängig von den verwendeten Proteinen und der Grundmischung für das Extrudat sind unterschiedliche Dehnungsspannungen erforderlich, um einen Bruch des Extrudats zu vermeiden . Ebenso kann es erforderlich sein, das vorgetriebene Extrudat nach einer Dehnung etwas „ruhen" zu lassen, damit sich die Fasern ausrichten können . Entsprechend können die Dehnungsdüsen auch unterschiedlich mit mehreren Abschnitten ausgeführt sein und generell auch weitere Formen aufweisen . In another aspect, the coating of the inside of the expansion nozzle can also be provided with a material with particularly low static friction. In addition to stainless steel, which is used in food production, among other things, a plastic such as Teflon can also be considered. This has particularly low friction, so that the extruded product is exposed to a greatly reduced or almost non-existent shear stress at the edge. This creates long fibers in the dough mass along the direction of advance. Depending on the proteins used and the basic mixture for the extrudate, different stretching stresses are required to prevent the extrudate from breaking. It may also be necessary to allow the extrudate to "rest" for a while after stretching so that the fibers can align. Accordingly, the stretching nozzles can also be designed differently with several sections and generally also have other shapes.
Am Ausgang 24 der Dehnungsdüse 20 verlässt das Texturat die Düse und tritt ins Freie , wodurch ein plötzlicher Druckabfall bei gleichzeitiger Temperaturreduzierung eintritt . Der Wasseranteil im Texturat beträgt nach dem Austritt weniger als 40 Gewichts-% und insbesondere weniger als 30 Gewichts-% , so dass von einem trockenen oder halbfeuchten Texturat gesprochen wird . At the outlet 24 of the expansion nozzle 20, the texturate leaves the nozzle and enters the open air, causing a sudden drop in pressure and a simultaneous reduction in temperature. The water content in the texturate after the outlet is less than 40% by weight and in particular less than 30% by weight, so that the texturate is referred to as dry or semi-moist.
Der Druckabfall und gegebenenfalls auch die fallende Temperatur ( die Dehnungsdüse wäre geheizt oder zumindest auf einer Temperatur nahe bei oder über 100 ° C ) kann j e nach zugeführter Mischung, d . h . j e nach verwendetem Hülsenfruchtproteingemisch zu einer geringfügigen Porenbildung durch eine sogenannte „Flash Expansion" des verdampfenden restlichen Wassers im Texturat führen . Aus diesem Grund ist der Dehnungsdüse 20 ein Roller 3 nachgeschaltet , der das Texturat wieder zusammenpresst , um die entstandenen Poren zu kollabieren und ein kompaktes faserähnliches Texturat mit einer Faserlänge von mehr als 8 cm zu erzeugen . The drop in pressure and possibly also the falling temperature (the expansion nozzle would be heated or at least at a temperature close to or above 100 °C) can, depending on the mixture fed in, i.e. depending on the pulse protein mixture used, lead to a slight formation of pores due to a so-called "flash expansion" of the evaporating remaining water in the texturate. For this reason, a roller 3 is connected downstream of the expansion nozzle 20, which presses the texturate together again in order to collapse the pores that have formed and to produce a compact fiber-like texturate with a fiber length of more than 8 cm.
Der Roller 3 umfasst in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel zusätzlich noch nicht gezeigte Heizelemente , um so eine Temperatur des Texturats auch während des Rollvorgangs steuern zu können . Die Rolle kann als Einzel- oder Doppelrolle in Form einer einfachen Glattwalze aber auch als Riffelwalze , Nadelwalze , Formwalze ausgeführt werden . Ggf . kann ein mehrstufiges Rollverfahren mit stufenweiser Spaltverkleinerung zu einem gewünschten Ergebnis führen . In the present embodiment, the roller 3 additionally comprises heating elements (not yet shown) in order to be able to control the temperature of the textured material during the rolling process. The roller can be designed as a single or double roller in the form of a simple smooth roller, but also as a corrugated roller, needle roller or shaped roller. If necessary, a multi-stage rolling process with gradual gap reduction can lead to a desired result.
Der Roll- oder Pressvorgang wird dabei so gestaltet , dass auf das Texturat Dehnungs kräfte ausgeübt werden, die in eine andere , insbesondere orthogonale Richtung im Vergleich zu den Dehnungsspannungen in der Dehnungsdüse zeigen . Vereinfacht gesagt , wird das Texturat in dem Element 3 so bearbeitet , dass es j etzt in eine andere Richtung leicht gedehnt wird . Dies kann beispielsweise durch eine Vergrößerung der Scherkräfte orthogonal zur Transportrichtung erfolgen . Zu diesem Zweck wird beispielsweise das Texturat in größere Streifen geschnitten, die dann um 90 ° gedreht durch die Rollen geführt werden . Die so ausgeübten Kräfte führen dazu, dass durch die vorhandene Porenbildung das Texturat fasrige längliche Strukturen ausbildet werden, die sich gut beißen oder zerkauen lassen . The rolling or pressing process is designed in such a way that stretching forces are exerted on the textured material in a different, particularly orthogonal direction compared to the stretching stresses in the stretching nozzle. Put simply, the texturate in element 3 is processed in such a way that it is now slightly stretched in a different direction. This can be done, for example, by increasing the shear forces orthogonal to the transport direction. For this purpose, the texturate is cut into larger strips, which are then turned by 90° and passed through the rollers. The forces exerted in this way lead to the texturate forming fibrous, elongated structures due to the existing pore formation, which are easy to bite or chew.
Neben dem hier dargestellten Rollen kann das Texturat auch gewalzt , geklopft oder gepresst werden . All diese mechanischen Maßnahmen erzeugen auf das Texturat zusätzliche Scherkräfte , die bei einer geeigneten Ausgestaltung in eine andere Richtung, d . h . insbesondere orthogonale Richtung im Vergleich zu den vorher in Vortriebsrichtung ausgeübten Dehnungsspannungen zeigen . Im Gegensatz zu konventionellen Lösungen werden aber bei der vorgestellten Lösung die j eweiligen Kräfte zu unterschiedlichen Zeiten, Temperaturen und/oder Drücken auf das Texturat ausgeübt , so dass dadurch eine bessere Kontrolle erreicht wird . In addition to the rolling process described here, the textured material can also be rolled, tapped or pressed. All of these mechanical measures generate additional shear forces on the textured material, which, if suitably designed, point in a different direction, i.e. in particular in an orthogonal direction compared to the tensile stresses previously exerted in the direction of advance. In contrast to conventional solutions, however, in the solution presented the respective forces are exerted on the textured material at different times, temperatures and/or pressures, so that better control is achieved.
Nach einem Schneiden in einer entsprechenden Maschine 5 umfasst das sich ergebende Produkt 4 im Wesentlichen streifenförmige Stücke gleicher Länge . Die geschnittenen Streifen besitzen in einigen Aspekten eine Länge , die im Wesentlichen der Länge der Fasern des Texturats entsprechen . Anschließend erfolgt eine weitere Lufttrocknung durch einen entsprechenden Lufttrockner 6 , so dass der Gesamtanteil des Wassers im Texturat 4 weiter reduziert wird . Am Ende des Prozesses beträgt der Gesamtanteil von Wasser in dem Texturat weniger als 25 Gewichts- % , insbesondere aber auch weniger als 15 Gewicht-% . Das nun Luft getrocknete Texturat kann j etzt verpackt und weiterverarbeitet werden .After cutting in a corresponding machine 5, the resulting product 4 essentially comprises strip-shaped pieces of equal length. The cut strips have a length in some aspects which essentially corresponds to the length of the fibers of the texturate. This is followed by further air drying in a corresponding air dryer 6 so that the total proportion of water in the texturate 4 is further reduced. At the end of the process, the total proportion of water in the texturate is less than 25% by weight, but in particular also less than 15% by weight. The now air-dried texturate can now be packaged and further processed.
In einer alternativen Ausgestaltung umfasst die Extruderanordnung auch noch eine Fritteuse bzw . einen Zerstäuber, bei dem das luftgetrocknete Texturat frittiert bzw . bestäubt werden kann . Diese Bestäubung mit einem Puder, oder auch die Beschichtung mit einer Emulsionsschicht in dem Gerät Nummer 7 kann sowohl während der Lufttrocknung als auch danach erfolgen . Ebenso ist es möglich die Texturatstücke in einem Puder oder Emulsion in einer Walzentrommel zu rollen und auf diese Weise zu beschichten . In an alternative embodiment, the extruder arrangement also includes a deep fryer or an atomizer, in which the air-dried textured material can be fried or dusted. This dusting with a powder, or the coating with an emulsion layer in device number 7, can take place both during air drying and afterwards. It is also possible to dry the textured material pieces in a To roll powder or emulsion in a roller drum and coat it in this way.
Bei der Extruderanordnung der Figur 1 können die einzelnen Bauelemente 3 , 5 , 6 und 7 auch miteinander kombiniert bzw . vertauscht werden, um für das gewünschte Endprodukt 8 eine gewisse Konsistenz , ein Aussehen und Form zu erzeugen . So ist es möglich, zusätzliche Farbstoffe während des Trocknungsschrittes zuzugeben, um eine Farbänderung des Texturans zu bewirken . Darüber hinaus können hierbei auch Raucharomen o . ä . zugegeben werden . In the extruder arrangement of Figure 1, the individual components 3, 5, 6 and 7 can also be combined or swapped with one another in order to produce a certain consistency, appearance and shape for the desired end product 8. It is thus possible to add additional colorants during the drying step in order to bring about a color change in the texturant. In addition, smoke flavors or similar can also be added at this time.
Das Texturat 4 umfasst nach dem Ausgang 24 der Dehnungsdüse 20 bzw . nach dem Rollen im Roller 3 eine durchschnittliche Faserlänge , die im Bereich zwischen 15 cm und 25 cm liegt . Die maximale Faserlänge ist aber deutlich länger und beträgt bis zu 30 cm. Zusätzlich kann durch geeignete Maßnahmen eine Verteilung der einzelnen Längen verändert und an die gewünschten Endprodukte angepasst werden , insbesondere ist es möglich, die Standardabweichung auf 1 , 5 cm bis 2 , 5 cm zu reduzieren . After the outlet 24 of the stretching nozzle 20 or after rolling in the roller 3, the texturate 4 comprises an average fiber length which lies in the range between 15 cm and 25 cm. The maximum fiber length is, however, significantly longer and amounts to up to 30 cm. In addition, the distribution of the individual lengths can be changed and adapted to the desired end products by taking suitable measures; in particular, it is possible to reduce the standard deviation to 1.5 cm to 2.5 cm.
Zu diesem Zweck kann die Dehnungsdüse 20 unterschiedliche Eingangsund Ausgangsquerschnitte aufweisen sowie eine davon abhängige Länge besitzen . So ist die Länge der Dehnungsdüse 20 in diesem Ausführungsbeispiel deutlich größer als der entsprechende Eingangsquerschnitt 23 , beispielsweise um den Faktor 3 , 4 , 5 oder auch 6 bzw . bis zu 10 . Die Düsenformen sind bereits oben beschrieben und können neben einer kontinuierlichen Querschnittsverringerung auch eine abschnittsweise Verringerung und des Querschnitts des Innenbereichs 22 mit Ruheabschnitten aufweisen, bei denen der Querschnitt im Wesentlichen gleich bleibt . For this purpose, the expansion nozzle 20 can have different inlet and outlet cross sections and a length dependent thereon. Thus, the length of the expansion nozzle 20 in this embodiment is significantly greater than the corresponding inlet cross section 23, for example by a factor of 3, 4, 5 or even 6 or up to 10. The nozzle shapes have already been described above and, in addition to a continuous cross-section reduction, can also have a section-by-section reduction in the cross section of the inner region 22 with rest sections in which the cross section remains essentially the same.
Durch den erhöhten Druck sowie die erhöhte Temperatur ist das vorhandene Wasser noch flüssig und kann gegebenenfalls mit dem restlichen Material während des Dehnungsvorgangs interagieren . Beim Austritt des fertigen Texturats aus der Dehnungsdüse 20 erfolgt ein starker Druck und Temperaturabfall , sodass eventuell noch vorhandenes flüssiges Wasser vergast und so zu einer geringfügigen Porenbildung führt . Diese Poren sind j edoch nicht so ausreichend groß oder so zahlreich, dass sie die faserige Struktur, die durch das Dehnungsverformen in der Dehnungsdüse 20 erzeugt wird, zerstören können . Vielmehr erhält man ein geringfügig leichteres und leckereres Produkt . Due to the increased pressure and temperature, the water present is still liquid and can interact with the remaining material during the expansion process. When the finished texture exits the expansion nozzle 20, a strong pressure and temperature drop occurs, so that any liquid water still present gasses and thus leads to a slight formation of pores. However, these pores are not sufficiently large or numerous to form the fibrous structure that is formed by the expansion deformation in the stretching nozzle 20. Instead, you get a slightly lighter and tastier product.
Das Ergebnis des Schrittes eines Dehnungsverformens des Extrudats , nämlich die Erzeugung einer fasrigen Struktur ist in Figur 2 anhand eines Beispiels eines mit diesem Verfahren hergestellten Texturats gut zu erkennen . Zu sehen ist die längsgerichtete Faserstruktur des Texturats , die im Wesentlichen mehr als 5 cm insbesondere auch mehr als 6 cm durchschnittliche Faserlänge aufweist . Die Fasern sind entlang des Texturats ausgebildet , ein Aspekt , der durch das Dehnungsverformen des Extrudats bei der hohen Temperatur in der Dehnungsdüse hervorgerufen wird . Die auf diese Weise gewonnene fleischähnliche Struktur im Texturat wird durch die Rollen 3 komprimiert und anschließend durch Lufttrocknen, frittieren o . ä . ins Endprodukt übergeführt . The result of the step of stretch-forming the extrudate, namely the creation of a fibrous structure, can be clearly seen in Figure 2 using an example of a textured product produced using this method. The longitudinal fiber structure of the textured product can be seen, which essentially has an average fiber length of more than 5 cm, and in particular more than 6 cm. The fibers are formed along the textured product, an aspect which is brought about by the stretch-forming of the extrudate at the high temperature in the stretching nozzle. The meat-like structure in the textured product obtained in this way is compressed by the rollers 3 and then converted into the end product by air drying, deep-frying, or similar.
Entsprechend frittierte Endstücke bzw . mit einer Emulsion beschichtete Texturstücke sind in den Figuren 3 und 4 dargestellt . Correspondingly fried end pieces or texture pieces coated with an emulsion are shown in Figures 3 and 4.
In den Figuren 5A bis 5C wird ein weiterer Aspekt angesprochen, nämlich dass sich der Eingangsquerschnitt nicht gleichförmig verringert (wenn auch abschnittsweise ) , sondern sich der Eingang in eine Vorzugsrichtung reduziert , während er sich in die andere Richtung bezogen auf den Ausgang sogar vergrößert . Figur 5A zeigt diesbezüglich eine Ausführung , bei der die Eingangsfläche Al bezogen auf die Ausgangsfläche A2 im Wesentlichen gleich sind, aber ihre j eweiligen Formen verändert sind . Im Besonderen ist in der Figur 5A ein quadratischer Eingangsbereich vorgesehen . Durch eine stetige Abnahme der Höhe , bei gleichzeitiger Verbreiterung der Breite ergibt sich daraus im Ausgangsbereich 24 ein länglicher schmaler Querschlitz , der in etwa doppelt so breit ist wie der Eingang . Seine Höhe hat indes um mehr als die Hälfte abgenommen . Figures 5A to 5C address a further aspect, namely that the entrance cross-section does not decrease uniformly (albeit in sections), but that the entrance reduces in one preferred direction, while in the other direction it actually increases in relation to the exit. Figure 5A shows an embodiment in this regard in which the entrance area A1 is essentially the same in relation to the exit area A2, but their respective shapes are changed. In particular, Figure 5A shows a square entrance area. A constant decrease in height and a simultaneous increase in width results in an elongated, narrow transverse slot in the exit area 24 which is approximately twice as wide as the entrance. Its height has, however, decreased by more than half.
Die Dehnungsdüse führt hier also zu einem abnehmenden Verhältnis von H/B über die Länge der Dehnungsdüse hinweg . Beispielsweise kann die Breite um den Faktor 3 anwachsen, während die Höhe H um den gleichen Faktor abnimmt . Allerdings sind in diesem Zusammenhang auch andere Faktoren möglich, durch die sich die Querschnittsfläche des Ausgangsbereichs 24 gegenüber dem Eingangsbereich 23 verringert . Im vorliegen- den Beispiel der Figur 5A nimmt die Höhe der Düse am Ausgang deutlich stärker ab als sich die Breite vergrößert . Dadurch wird insgesamt auch die Fläche des Ausgangs kleiner als die Querschnittsfläche am Eingang . Entsprechend ergibt sich in diesem Ausführungsbeispiel nicht nur eine transversale Strömungsgeschwindigkeit und damit eine Dehnung der Masse senkrecht zur Vorwärtsrichtung , sondern auch eine longitudinale Dehnung . The expansion nozzle therefore leads to a decreasing ratio of H/B over the length of the expansion nozzle. For example, the width can increase by a factor of 3, while the height H decreases by the same factor. However, other factors are also possible in this context, which reduce the cross-sectional area of the exit area 24 compared to the entry area 23. In the present case, In the example of Figure 5A, the height of the nozzle at the outlet decreases significantly more than the width increases. As a result, the overall area of the outlet is smaller than the cross-sectional area at the inlet. Accordingly, in this embodiment, there is not only a transverse flow velocity and thus an expansion of the mass perpendicular to the forward direction, but also a longitudinal expansion.
Die Figuren 5B und 5C zeigen zwei weitere Ausgestaltungen, diesmal mit runden bzw . ovalen Eingangsquerschnitten . Während in der Figur 5B diese ovale Form im Eingangsbereich 23 in eine rechteckige Form mit klaren Ecken im Ausgang 24 transformiert wird, werden in der Figur 5C die Kanten abgerundet und behalten damit zumindest grob die gleiche Form wie im Eingangsbereich 23 . In der Ausgestaltung der Figur 5B sind die Flächen des Eingangs und des Ausgangs gleich, so dass hier lediglich eine transversale Dehnung auftritt , aber keine oder nur eine sehr geringe longitudinale Dehnung . Entsprechend wird die Masse vor allem quer zur Vortriebsrichtung verformt . In der Figur 5C sind die Flächen wiederum unterschiedlich, so dass auch hier neben einer transversalen Dehnung der Masse auch eine longitudinale Dehnung erzeugt wird . Figures 5B and 5C show two further designs, this time with round and oval input cross-sections respectively. While in Figure 5B this oval shape in the input area 23 is transformed into a rectangular shape with clear corners in the output 24, in Figure 5C the edges are rounded and thus retain at least roughly the same shape as in the input area 23. In the design in Figure 5B the areas of the input and output are the same, so that here only a transverse stretch occurs, but no or only a very slight longitudinal stretch. Accordingly, the mass is deformed primarily transversely to the direction of advance. In Figure 5C the areas are again different, so that here too in addition to a transverse stretch of the mass a longitudinal stretch is also generated.
In all diesen Anordnungen erfolgt somit eine Abnahme oder Veränderung entlang einer ersten Richtung ( z . B . Breite der Düse ) senkrecht zur Vortriebsrichtung unterschiedlich zu einer zur Vortriebsrichtung senkrechten zweiten Richtung ( z . B . Höhe H ) . Entsprechend wird durch die ungleiche Abnahme in die zwei unterschiedlichen Raumrichtungen nicht nur eine longitudinale Dehnung, d . h . entlang der Länge der Dehnungsdüse , sondern auch eine transversale , d . h . entlang der Breite B oder der Höhe H ausgeübt . Die transversalen Dehnungen sind wiederum aufgrund der unterschiedlichen Höhe und Breite unterschiedlich . Mit dieser Ausgestaltung ist es somit möglich, gezielt und in ihrer Stärke gesteuert durch die Geometrie der Dehnungsdüse eine longitudinale als auch transversale Dehnung in einer hochviskosen Masse zu bewirken . In all of these arrangements, there is a decrease or change along a first direction (e.g. width of the nozzle) perpendicular to the direction of advance, which is different from a second direction perpendicular to the direction of advance (e.g. height H). Accordingly, the unequal decrease in the two different spatial directions not only causes longitudinal expansion, i.e. along the length of the expansion nozzle, but also transverse expansion, i.e. along the width B or the height H. The transverse expansions are in turn different due to the different height and width. This configuration makes it possible to cause longitudinal as well as transverse expansion in a highly viscous mass in a targeted manner, the strength of which is controlled by the geometry of the expansion nozzle.
In Figur 7 ist wiederum ein geschnittenes und gewalztes Texturatstück gezeigt , welches aber nicht frittiert ist . Das Texturat wurde mit einer dem Mischextruder nachgeschalteten Dehnungsdüse hergestellt , die vor allem eine transversale Dehnung ausübt . Derartige Dehnungsdüsen sind beispielhaft in den Figuren 5A bis 5C gezeigt . Die langfasrige Struktur ist deutlich zu erkennen, und die Fasern verlaufen im Wesentlichen über die gesamte Länge der Texturatstücke , die in etwa 12 cm entspricht . In Figure 7 a cut and rolled piece of textured material is shown which is not fried. The textured material was produced with an expansion nozzle downstream of the mixing extruder, which mainly exerts a transverse expansion. Such expansion nozzles are shown as examples in Figures 5A to 5C. The long-fiber structure is clearly visible and the fibers run essentially over the entire length of the textured pieces, which corresponds to approximately 12 cm.
Frittierte und eher knusprige Texturate , die einen sehr geringen Wassergehalt von weniger als 25 Gewichts-% aufweisen, sind in Figur 8 dargestellt . Auch diese sind mit einer transversalen Dehnungsdüse erzeugt , wobei die Texturatlänge kürzer ist . Nach einem Frittieren werden die Stücke noch gewürzt , bzw . mit einer Emulsion überzogen . Auch hier ist die Faserlänge größer als die Texturatlänge , die im Wesentlichen 3 bis 4 cm beträgt . Fried and rather crispy textured products, which have a very low water content of less than 25% by weight, are shown in Figure 8. These are also produced with a transverse stretching nozzle, whereby the length of the textured product is shorter. After frying, the pieces are seasoned or coated with an emulsion. Here too, the fiber length is greater than the length of the textured product, which is essentially 3 to 4 cm.
Die Figur 6 zeigt beispielhaft die Schritte eines Verfahrens zur Erzeugung eines Texturats nach dem vorgeschlagenen Prinzip , wie es beispielhaft mit der in Figur 1 dargestellten Extruderanordnung sowie den nachgeschalteten Elementen herstellbar ist . Das Verfahren macht sich zu Nutze , dass eine Teigmischung mit einem geringeren Wasseranteil zu einer erhöhten Wechselwirkung zwischen den einzelnen Proteinen und Polymeren während des Knetens des Teigs in der Extruderanordnung führt , so dass der entstehende Teig eine deutlich erhöhte Viskosität aufweist . Dabei lässt sich durch Zugabe von Zucker und auch Salz , sowie eine geeignete thermomechanische Behandlung durch die vorgeschlagene Extruderanordnung ( z . B . die Benutzung eines zweiachsigen Schneckenantriebs ) die Viskoelastizität einstellen . Mit den vorgestellten Geometrien der Dehnungsdüse wird zudem eine definierte und verlängerte/ kontinuierli- che Dehnung auf einen Teig mit spezifischem viskoelastischem Verhalten angewendet - was zu einer sehr effizienten Dehnung eines mehrphasigen Extrudats führt . Eine Scherung wird dabei aufgrund der Geometrie sowie der geringen Haftreibung aufgrund der Beschichtung der Düse ( j e nach Geometrie ) reduziert , so dass ein Bruch des Teigs während des Vortriebs oder auch ein Wandschlupf weitgehend vermieden wird . Figure 6 shows an example of the steps in a process for producing a texturate according to the proposed principle, as can be produced using the extruder arrangement shown in Figure 1 and the downstream elements. The process takes advantage of the fact that a dough mixture with a lower water content leads to increased interaction between the individual proteins and polymers during kneading of the dough in the extruder arrangement, so that the resulting dough has a significantly increased viscosity. The viscoelasticity can be adjusted by adding sugar and salt, as well as a suitable thermomechanical treatment using the proposed extruder arrangement (e.g. the use of a two-axis screw drive). With the geometries of the stretching nozzle presented, a defined and prolonged/continuous stretch is also applied to a dough with specific viscoelastic behavior - which leads to very efficient stretching of a multi-phase extrudate. Shearing is reduced due to the geometry and the low static friction due to the coating of the nozzle (depending on the geometry), so that breakage of the dough during propulsion or wall slippage is largely avoided.
Durch die weitere Verarbeitung wird das so fertig gestellte Texturat nochmals einer Dehnung bzw . einer Scherung, insbesondere nun in eine andere Richtung unterworfen, und anschließend getrocknet oder ander- weitig bearbeitet , so dass der gesamte Wasseranteil weniger als 25 Gewicht-% beträgt . Alternativ oder zusätzlich erfolgt auch eine Oberflächenbehandlung , so dass das Endprodukt bekannten Jerky-Produkten aus Fleisch ähnelt und gleiche oder ähnliche sensorische Eigenschaften besitzt . Through further processing, the finished texture is subjected to another stretching or shearing, especially now in a different direction, and then dried or otherwise extensively processed so that the total water content is less than 25% by weight. Alternatively or additionally, a surface treatment is carried out so that the end product resembles well-known jerky products made from meat and has the same or similar sensory properties.
Bei einigen Proteinmischungen kann eine starke Dehnung auch zerstörerisch sein und zur Fragmentierung der gebildeten Fasern führen, wenn diese einer Überdehnung ausgesetzt werden . Da die Dehnungsspannung hauptsächlich von der Änderung der Geschwindigkeit des Massestroms abhängt , können die Intensität und die Dauer der Dehnung einfach durch Geometriefaktoren eingestellt werden, so dass dieses Verfahren für verschiedene Proteinquellen sehr flexibel ist . For some protein mixtures, strong stretching can also be destructive and lead to fragmentation of the formed fibers if they are subjected to overstretching. Since the stretching stress depends mainly on the change in the velocity of the mass flow, the intensity and duration of stretching can be easily adjusted by geometry factors, making this method very flexible for different protein sources.
In Schritt S1 des Verfahrens wird ein Proteingemisch bereitgestellt . Dieses umfasst in diesem Beispiel ein Proteinkonzentrat aus Ackerbohne , sowie ein Proteinkonzentrat aus Weizenprotein . Die Anteile der Proteine in den j eweiligen Konzentraten liegt bei ca . 70 Gewichts-% , mit einer Restfeuchte im Bereich von ca . 10 Gewichts-% , Zucker im Bereich von 10 Gewichts-% und sonstigen Bestandteilen mit ebenfalls 10 Gewichts-% . Pflanzliche Fasern sind in dieser Ausführungsform in den Konzentraten kaum vorhanden . Die beiden Konzentrate werden mit in etwa gleichen Anteilen gemischt und nehmen etwa 55 Gewichts-% an der Grundmischung ein . Ebenfalls wird der Mischung noch 10 Gewichts-% an pflanzlichem Öl , sowie Salz im Bereich von 1 Gewichts-% und Zucker im Bereich von 5 Gewichts-% j eweils bezogen auf die Grundmischung zugegeben . Aromen und Gewürze liegen im Bereich von 2 Gewichts-% . Damit nehmen die festen sowie öligen Bestandteile 73 Gewichts-% ein, wobei die Restfeuchte in dieser Mischung ca . 5 , 5 Gewichts-% ausmacht ( 55 % * 0 , 10 % ) . In step S1 of the process, a protein mixture is provided. In this example, this comprises a protein concentrate from field beans and a protein concentrate from wheat protein. The proportion of proteins in the respective concentrates is around 70% by weight, with a residual moisture content of around 10% by weight, sugar in the range of 10% by weight and other components also at 10% by weight. In this embodiment, vegetable fibers are hardly present in the concentrates. The two concentrates are mixed in approximately equal proportions and make up around 55% by weight of the basic mixture. Also added to the mixture is 10% by weight of vegetable oil, as well as salt in the range of 1% by weight and sugar in the range of 5% by weight, each based on the basic mixture. Flavors and spices are in the range of 2% by weight. The solid and oily components therefore account for 73% by weight, with the residual moisture in this mixture amounting to approximately 5.5% by weight (55% * 0.10%).
Der Mischung wird in Schritt S2 Wasser hinzugefügt , und zwar im Bereich von 27 Gewichts-% bezogen auf die Grundmischung und zu einem leichten Teig vermischt . Damit ergibt sich in etwa 30 Gewichts-% an Wasser in dem sich ergebenden Teig . Water is added to the mixture in step S2 in the range of 27% by weight based on the base mixture and mixed to form a light dough. This results in approximately 30% by weight of water in the resulting dough.
Der Teig wird anschließend in Schritt S3 unter Druck und Erhöhung der Temperatur zu einem Teig geknetet . Dabei wird der Teig abschnittsweise geknetet und anschließend etwas vorgetrieben . In j edem Abschnitt wird die Temperatur von Zimmertemperatur rasch auf über 100 ° C erhöht , und anschließend für die restlichen Knet- und Vortriebsschritte in einem Bereich von 130 ° C gehalten . Der Druck hierbei liegt über 10 bar . Die Vortriebsgeschwindigkeit wird so eingestellt , dass die Masse sich zu einer hochviskosen Matrix wandelt , wobei die dispersive Phase möglichst gering ist . The dough is then kneaded into a dough in step S3 under pressure and increasing the temperature. The dough is then kneaded and then pushed forward a little. In each section, the temperature is quickly increased from room temperature to over 100 ° C and then kept in a range of 130 ° C for the remaining kneading and pushing steps. The pressure here is over 10 bar. The pushing speed is set so that the mass turns into a highly viscous matrix, with the dispersive phase being as small as possible.
Die Masse wird in der Ausstoßzone des Mischextruders direkt in eine Dehnungsdüse übergeführt . Die Dehnungsdüse umfasst einen kurzen Eingangsabschnitt , in dem der Querschnitt im Wesentlichen gleich bleibt , einen länglichen Dehnungsabschnitt sowie einen Ausgangsabschnitt . In dieser Ausführung wird in Schritt S4 die Masse bei einer Temperatur von ca . 125 ° C einer längsgerichteten Dehnung unterworfen, deren Spannung sich aus einer kontinuierlichen Verringerung des Eingangsquerschnitts auf den Ausgangquerschnitt ergibt . Dabei ist der Eingangsquerschnitt in seiner Fläche um den Faktor 8 größer als der Ausgangsquerschnitt . Die Dehnung erfolgt über eine Strecke , die um den Faktor 3 bis 4 größer ist als der Durchmesser des Eingangsquerschnitts . Daher ändert sich aufgrund des konstanten Massestroms die Strömungsgeschwindigkeit über diese Strecke ebenfalls um den Faktor 8 , wodurch das Extrudat vor allem in seiner Länge gedehnt wird . In dem Mittelabschnitt der Dehnungsdüse ist durch eine geeignete Beschichtung die Haftreibung reduziert , so dass das vorgetriebene Extrudat nicht hängen bleibt , bzw . keine größeren Scherkräfte auftreten, die zu einem Wandschlupf oder Bruch des Extrudats führen könnten . The mass is transferred directly into an expansion nozzle in the discharge zone of the mixing extruder. The expansion nozzle comprises a short inlet section in which the cross-section remains essentially the same, an elongated expansion section and an outlet section. In this embodiment, in step S4 the mass is subjected to longitudinal expansion at a temperature of approx. 125 °C, the stress resulting from a continuous reduction of the inlet cross-section to the outlet cross-section. The area of the inlet cross-section is 8 times larger than the outlet cross-section. The expansion takes place over a distance which is 3 to 4 times larger than the diameter of the inlet cross-section. Therefore, due to the constant mass flow, the flow velocity over this distance also changes by a factor of 8, as a result of which the extrudate is stretched primarily in length. In the middle section of the expansion nozzle the static friction is reduced by a suitable coating so that the extruded extrudate does not get stuck. no major shear forces occur that could lead to wall slippage or breakage of the extrudate.
Die Temperatur wird während der Dehnungsverformung nicht wesentlich geändert , d . h . das am Ende der Dehnungsdüse besitzt das Texturat in etwa eine Temperatur von 125 ° C . Am Austritt erfolgt eine schnelle Expansion aufgrund des Druckabfalls . Dadurch entsteht eine porige Struktur des Texturats , ohne das die durch die Dehnungsspannung erzeugte langfasrige Struktur zerstört wird . The temperature does not change significantly during the expansion deformation, i.e. the texturate at the end of the expansion nozzle has a temperature of approximately 125 °C. At the outlet, rapid expansion occurs due to the pressure drop. This creates a porous structure of the texturate without destroying the long-fiber structure created by the expansion stress.
In Schritt S5 wird das noch warme und immer noch Feuchte abgebende Texturat gewalzt , und zwar mit einer Walze , die eine Scherspannung orthogonal zur Vortriebs- oder Transportrichtung des Texturats er- zeugt . Die Temperatur beträgt dabei ca . 45 ° C bis 60 ° C . Anschließend wird das gewalzte Texturat in kleinere Stücke geschnitten, so dass sich Texturatstücke mit 5 cm bis 10 cm Länge ergeben, deren fasrige Struktur sich über die gesamte Stücklänge erstreckt . In step S5, the still warm and still moist textured material is rolled using a roller that generates a shear stress orthogonal to the direction of advance or transport of the textured material. The temperature is approximately 45 ° C to 60 ° C. The rolled textured material is then cut into smaller pieces, resulting in textured material pieces 5 cm to 10 cm long, with a fibrous structure extending over the entire length of the piece.
Die so hergestellten Stücke werden in eine Kräuter-Salz-Gewürz Mischung gebracht , um so mit einer dünnen Emulsionsschicht überzogen zu werden, die geräuchertem und getrocknetem Fleisch ähnelt . Diese Mischung kann entsprechende Aromen enthalten . Zudem wird dadurch die Haltbarkeit und der Geschmack erhöht . Zum Anhaften dieser Mischung kann die noch vorhandene Restfeuchte genutzt werden . Alternativ ist es auch möglich die Texturstücke vorher zu besprühen, beispielsweise mit einer Öl-Wasser Mischung, einer zucker- bzw . stärkehaltigen Flüssigkeit , einer Marinade oder ähnlichem, um so die Haftung zu verbessern . The pieces produced in this way are placed in a herb-salt-spice mixture to be covered with a thin layer of emulsion that resembles smoked and dried meat. This mixture can contain corresponding aromas. It also increases the shelf life and taste. The remaining moisture can be used to make this mixture stick. Alternatively, it is also possible to spray the textured pieces beforehand, for example with an oil-water mixture, a sugar or starch-containing liquid, a marinade or similar, in order to improve adhesion.
Die fertigen Stücke werden anschließend getrocknet , bis die gesamte Wassermenge in dem Endprodukt unter 20 % Gewichts-% abgesunken ist . The finished pieces are then dried until the total water content in the final product has fallen below 20 % by weight .
In einem anderen Verfahrensbeispiel wird ein Hülsenfruchtproteinisolat verwendet , mit einem Anteil von ca . 20% an der Grundmischung ( ohne Wasser ) , wobei der Proteinanteil in dem Isolat bei ca . 90 Gewichts-% liegt . Die restlichen Bestandteile sind eine Restfeuchte von 5 Gewichts-% sowie Zucker und Fette mit j eweils 2 Gewichts-% . Dieses wird mit einem Proteinkonzentrat aus Weizenprotein gemischt . Der reine Proteinanteil im Konzentrat liegt im Bereich von 60 Gewichts-% . Die restlichen 40 Gewicht-% im Konzentrat teilen sich auf eine Restfeuchte von 15 Gewichts-% , pflanzliche Öle und Fette bei ca . 10 Gewichts-% und Stärke im Bereich von 10 Gewichts-% auf . Die restlichen 5 Gewichts-% sind Fasern und andere pflanzliche Restbestandteile , wie Salze und Mineralien . In another process example, a legume protein isolate is used, with a proportion of around 20% of the basic mixture (without water), whereby the protein proportion in the isolate is around 90% by weight. The remaining components are a residual moisture of 5% by weight and sugar and fats, each at 2% by weight. This is mixed with a protein concentrate made from wheat protein. The pure protein proportion in the concentrate is in the region of 60% by weight. The remaining 40% by weight in the concentrate is divided into a residual moisture of 15% by weight, vegetable oils and fats at around 10% by weight and starch in the region of 10% by weight. The remaining 5% by weight are fibres and other residual vegetable components, such as salts and minerals.
Das Mischungsverhältnis der beiden Proteine beträgt 20 Gewichts-% an dem Isolat und 55 Gewichts-% an dem Konzentrat . Dann werden ca . 20 Gewichts-% an Wasser und 5 Gewichts-% an Gewürzen, Salze , etwas Zucker sowie Fette hinzugegeben . Daraus ergibt sich ein Teig mit einem gesamten Wassergehalt von etwa 29 Gewichts-% und Stärke sowie Zucker 5 , 7 bis 6 , 2 Gewichts-% . Die weiteren Schritte , insbesondere das Kneten zu einem Teig sowie das Extrudieren durch eine Düse wird mit verschiedenen Drücken und Temperaturen durchgeführt , um eine längsgerichtete , fasrige Struktur zu erhalten . Diese wird nach dem Verlassen der Düse erst abgekühlt und anschließend in kleinere Stücke geschnitten . Die Stücke fallen durch einen Trichter auf gegeneinander drehende Rollen, so dass sie nun unterschiedlichen Scher- und Dehnspannungen während des Rollvorgangs unterworfen werden . Anschließend werden die Stücke luftgetrocknet und mit einem Räucheraromaemulsion beschichtet . The mixing ratio of the two proteins is 20% by weight of the isolate and 55% by weight of the concentrate. Then about 20% by weight of water and 5% by weight of spices, salts, some sugar and fats are added. This results in a dough with a total water content of about 29% by weight and starch and sugar 5.7 to 6.2% by weight. The further steps, in particular kneading into a dough and extruding through a nozzle, are carried out at different pressures and temperatures in order to obtain a longitudinal, fibrous structure. After leaving the nozzle, this is first cooled and then cut into smaller pieces. The pieces fall through a funnel onto rollers rotating in opposite directions, so that they are now subjected to different shear and tensile stresses during the rolling process. The pieces are then air-dried and coated with a smoke flavor emulsion.
In einem weiteren alternativen und nicht in Figuren dargestellten Beispiel wird ein Proteingemisch aus einem Konzentrat aus Ackerbohne und einem Weizenproteinisolat durch Mischen mit den Anteilen von 70 Ge- wichts-% zu 30 Gewichts-% erzeugt . Das Konzentrat aus Ackerbohne enthält neben einem Proteinanteil von 45 Gewichts-% auch Stärke und Zucker mit 25 Gewichts-% , Restfeuchte von 10 Gewichts-% und Fasern, Öle sowie andere Bestandteile von 20 Gewichts-% . Das Weizenproteinisolat hat einen Proteinanteil von 85 % , 3 Gewichts-% sind Restfeuchte , 2 Gewichts- % Stärke , der Rest Mineralien, Fasern, Öle und Fette . In a further alternative example not shown in the figures, a protein mixture is produced from a broad bean concentrate and a wheat protein isolate by mixing them in proportions of 70% to 30% by weight. In addition to a protein content of 45% by weight, the broad bean concentrate also contains starch and sugar at 25% by weight, residual moisture of 10% by weight and fibers, oils and other components at 20% by weight. The wheat protein isolate has a protein content of 85%, 3% by weight is residual moisture, 2% by weight is starch and the rest is minerals, fibers, oils and fats.
Aus der oben angegebenen Mischung ergeben sich Proteinanteile im Bereich von 57 Gewichts-% , Zucker und Stärke im Bereich von 18 Gewichts- % , eine Restfeuchte von 8 Gewichts-% , und 17 Gewichts-% restliche Bestandteile . Diese Masse kann nun beispielsweise zur Erzeugung der Grundmischung mit Wasser vermischt werden, wobei auf 80 Gewichts-% dieser Mischung 20 Gewichts-% an Wasser fallen . Daraus ergibt sich beispielsweise ein Gesamtanteil von 47 , 5 Gewichts-% an Proteinen und 26 , 4 Gewichts-% an Wasser . Der Rest bilden mit 14 Gewichts-% Stärke und Zucker sowie die anderen Bestandteile . Diese Grundmischung kann nach dem vorgeschlagenen Verfahren weiterverarbeitet werden . The mixture given above results in protein contents of around 57% by weight, sugar and starch in the range of 18% by weight, a residual moisture content of 8% by weight, and 17% by weight of other components. This mass can then be mixed with water, for example, to produce the basic mixture, with 20% by weight of water being added to 80% by weight of this mixture. This results in a total content of, for example, 47.5% by weight of proteins and 26.4% by weight of water. The remainder is made up of 14% by weight of starch and sugar as well as the other components. This basic mixture can be further processed using the proposed method.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel , wird als Grundmischung ein Weizenproteinisolat mit Proteinanteil von 85 Gewichts-% bezogen auf das Isolat verwendet . Dieses wird mit 50 % Gewichtsanteil der Grundmischung zugefügt . Als weitere Zutaten folgen Öle , Fette und Aromen sowie Gewürze mit ca . 12 , 5 Gewichts-% bezogen auf die Grundmischung , ein dunkles Mehl aus Cerealien mit ca . 20 und Wasser mit ca . 27 , 5 Gewichts- Bei dem vorgeschlagenen Verfahren wurde in einigen Aspekten festgestellt , dass sich auf diese Weise auch Ackerbohnenprotein mit der gewünschten Faserlänge texturieren lässt , was bei den bisher verwendeten konventionellen Techniken gerade für Ackerbohne eher schwierig bzw . bislang unmöglich war . In another embodiment, a wheat protein isolate with a protein content of 85% by weight based on the isolate is used as the base mixture. This is added to the base mixture at 50% by weight. The other ingredients are oils, fats and flavourings as well as spices at approx. 12.5% by weight based on the base mixture, a dark flour made from cereals at approx. 20% and water at approx. 27.5% by weight. In some aspects of the proposed process it was found that it is also possible to texturize field bean protein with the desired fiber length, which was rather difficult or even impossible with the conventional techniques used to date, especially for field beans.
In einem Ausführungsbeispiel ist hierzu der Proteinanteil an Ackerbohne in der Grundmischung mit einem Anteil zwischen 30 Gewichts-% und 80 Gewichts-% bezogen auf die Grundmischung vorhanden . Darüber hinaus wird ein zweites pflanzliches Proteingemisch mit einem Anteil zwischen 20 Gewichts-% und 70 Gewichts-% bezogen auf die Grundmischung hinzugefügt . Das zweite pflanzliche Proteingemisch ist aber unterschiedlich zu dem Ackerbohnenproteingemisch und kann beispielsweise ein Weizenproteingemisch sein . In one embodiment, the protein content of field beans is present in the basic mixture with a proportion of between 30% and 80% by weight based on the basic mixture. In addition, a second vegetable protein mixture with a proportion of between 20% and 70% by weight based on the basic mixture is added. The second vegetable protein mixture is different to the field bean protein mixture and can be a wheat protein mixture, for example.
In diesem Zusammenhang spielt ebenso eine Rolle , ob das Ackerbohnenproteingemisch ein Ackerbohnenkonzentrat oder ein Ackerbohnenisolat ist . Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die beiden Proteingemische j eweils ein Konzentrat , d . h . ihr Anteil an einem Protein innerhalb des Konzentrats beträgt 80 Gewichts-% bzw . weniger bezogen auf das j eweilige Proteingemisch . Die restlichen Bestandteile sind dabei Stärke , Faser, Öle oder Fette . Insbesondere auch Faserbestandteile können bei der späteren Verarbeitung und insbesondere während des Schrittes der Dehnung eine Rolle spielen und die Erzeugung der fasrigen Struktur unterstützen . Darüber hinaus sind auch weitere geringfügige Komponenten wie beispielsweise Salze , Aromen oder anderen Stoffen der Grundmischung beigefügt . In this context, it is also important whether the field bean protein mixture is a field bean concentrate or a field bean isolate. In the present embodiment, the two protein mixtures are each a concentrate, i.e. their proportion of protein within the concentrate is 80% by weight or less based on the respective protein mixture. The remaining components are starch, fiber, oils or fats. Fiber components in particular can play a role in later processing and particularly during the stretching step and support the creation of the fibrous structure. In addition, other minor components such as salts, flavors or other substances are also added to the basic mixture.
Die Grundmischung wird mit Wasser zu einem Teig vermischt , wobei die Menge an zu gegebenem Wasser derart gewählt wird, dass das gegebene freie Gemisch zu einem Teig und einem Trockenextrudat weiterverarbeitet wird . Entsprechend liegt der Gesamtanteil von Wasser in dem Teig im Bereich zwischen 20 Gewichts-% bis 50 Gewichts-% und insbesondere zwischen 20 Gewichts-% und 45 Gewichts-% . Dabei wird auch eine Restfeuchte der Proteingemische in der Grundmischung berücksichtigt , sodass der tatsächlich hinzugegebene Wasseranteil meist etwas unter den angege- benen maximalen Gewichtsanteilen liegt . Durch die weitere Verarbeitung wird das zugegebene Wasser in dem Teig und dem späteren Extrudat gebunden . Ein Teil des Wasers wird durch den späteren Trocknungsprozess wieder entfernt , sodass sich ein Gesamtanteil von Wasser innerhalb des getrockneten Texturats mit weniger als 20 Gewichts-% und insbesondere weniger als 15 Gewichts-% ergibt . Durch diesen sehr geringen Wasseranteil wird auf die Haltbarkeit des fertigen Produktes verlängert . The base mixture is mixed with water to form a dough, whereby the amount of water added is selected such that the given free mixture is further processed into a dough and a dry extrudate. Accordingly, the total proportion of water in the dough is in the range between 20% and 50% by weight and in particular between 20% and 45% by weight. The residual moisture of the protein mixtures in the base mixture is also taken into account, so that the actual amount of water added is usually somewhat below the stated amount. The added water is bound in the dough and the subsequent extrudate during further processing. Part of the water is removed again during the subsequent drying process, resulting in a total water content of less than 20% by weight and in particular less than 15% by weight in the dried textured product. This very low water content extends the shelf life of the finished product.
BEZUGSZEICHENLISTE Extruderanordnung Roller , Walzer , Pressmaschine Schneider, Zerstückler Bestäuber, Beschichter Trockner , Fritierer Schneckengetriebe a, 11b Extruderabschnitt c, l ld Extruderabschnitt a, 12b Schneckenabschnitt c Schneckenabschnitt Einlassmischer Wasserzulauf Ausstoßzone Dehnungsdüse Düsenkörper Dehnungsabschnitt Düseneingang Düsenausgang LIST OF REFERENCE SYMBOLS Extruder arrangement Roller, mill, press machine Cutter, shredder Duster, coater Dryer, fryer Worm gear a, 11b Extruder section c, l ld Extruder section a, 12b Screw section c Screw section Inlet mixer Water inlet Discharge zone Expansion nozzle Nozzle body Expansion section Nozzle inlet Nozzle outlet
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