Welche Unterschiede bestehen zwischen der Extrusionsmethode für trockenes texturiertes Protein und der für Fleischanaloge mit hohem Wassergehalt?
Extrudierung von Fleischanalogen
Sowohl zur Herstellung von TVP als auch von HMMA werden gleichlaufende Doppelschneckenextruder eingesetzt, wobei sich jedoch die Konfigurationen für diese Produkte grundlegend unterscheiden. Der Verfahrensteil des hoch effizienten ZSK Mv PLUS-Doppelschneckenextruders von Coperion ist als modulares System konzipiert. Es besteht aus mehreren Gehäusen, in denen die gleichlaufenden Schnecken rotieren. Diese Schnecken bestehen aus verschiedenen, individuell kombinierbaren Schneckenelementen. Der grosse Vorteil dieses modularen Prinzips ist die inhärente maximale Flexibilität im Extrudierprozess.
Die Coperion ZSK Mv PLUS-Extrudermodellreihe zeichnet sich durch ein überragendes Verhältnis zwischen Arbeitsaußendurchmesser und -innendurchmesser der Schnecken (Do/Di) von 1.8 aus – die Coperion-Extruder sind damit die Systeme mit dem höchsten freien Schneckenvolumen auf dem Markt. Durch das hohe freie Volumen ist die Leistung wesentlich höher, der Platzbedarf geringer und der Energieverbrauch niedriger. Diese Vorteile kommen insbesondere bei schwer zu dosierenden Pulvern wie Proteinen zum Tragen. Die ZSK Mv PLUS-Systeme können mit einer Schneckendrehzahl von bis zu 1800 U/min betrieben werden, was ebenfalls kein anderes System auf dem Markt leistet und neue Perspektiven zum Beispiel für die Extrusion von HMMA eröffnet.
Zusätzlich kann durch die direkte Dampfinjektion im Extruder der mechanische Energieaufwand verringert und die Menge an zugeführter Wärmeenergie pro Prozessvolumen erhöht werden. Bei der direkten Dampfinjektion werden kontinuierlich die Temperatur, der Druck und die Strömungsgeschwindigkeit des Heißdampfes gemessen, um eine hohe Prozessgenauigkeit zu erzielen. Ein automatisches Ventil regelt den Durchfluss und steuert die Dosierleistung.
Extrudierung von texturiertem Pflanzenprotein TVP
Texturiertes Pflanzenprotein, auch als Trockentexturat oder TVP bezeichnet, wird als Fleischersatz oder Streckmittel für Fleischprodukte eingesetzt. Es kann in verschiedenen Grössen und Formen hergestellt und für verschiedene Anwendungen eingesetzt werden, als feineres Granulat oder größere Brocken, gebrochen oder gemahlen. TVP ist ein trockenes, poröses (expandiertes) Produkt, das unter normalen Umgebungsbedingungen lange haltbar ist. Vor der Verwendung muss TVP in Wasser/Flüssigkeit eingeweicht werden.
Zur Herstellung werden Soja-, Leguminosen- und Weizenproteine sowie Baumwollsaat und andere Proteinarten eingesetzt. Proteinfunktionalität und –konzentration im Rohmaterial sind wichtig für gute Resultate. Qualitätsparamter für TVP-Produkte sind unter anderem Wasseraufnahme des Extrudats, Fasertextur und –länge.
Bei Extrusionsverfahren für TVP wird der Extruder mit einem Verfahrensteil mittlerer Länge ausgestattet und die zentrische Granulierung ZGF von Coperion kommt zum Einsatz. Der Haupteinlauf des Extruders wird kontinuierlich mit dem Proteinrohstoff beschickt und direkt danach wird mit Flüssigkeitsdosierwaagen von Coperion K-Tron Wasser eingespritzt. In bestimmten Fällen erfolgt auch eine direkte Dampfinjektion in den Verfahrensteil. Innerhalb des Verfahrensteils wird das Material mit großem Energieaufwand gemischt und hydriert, dann geknetet, plastiziert, gekocht und denaturiert.
Am Ende des Verfahrensteils tritt das Produkt durch einen speziellen Spritzkopf aus dem Extruder aus und wird dabei so strukturiert, dass eine poröse, schaumartige Struktur mit ausgerichteten Fasern entsteht. Die rotierenden Messerflügel der angeschlossenen Zentrischen Granulierung ZGF zerkleinern das Produkt sofort. Das TVP-Granulat wird anschließend getrocknet und somit stabilisiert, um eine lange Haltbarkeit zu gewährleisten. TVP kann mit hoher Produktionsleistung und großen Extrudergrößen produziert werden.
Herstellung von Fleischanalogen durch Kochextrusion HMEC
Die Kochextrusion (High Moisture Extrusion Cooking HMEC) dient der Herstellung von hochwertigen Fleischanalogprodukten für Fertiggerichte. Durch die Variation von Rezeptur und Bearbeitungsparametern können die Strukturen unterschiedlicher Fleischarten (zum Beispiel Schweinefleisch, Geflügel oder Rindfleisch) nachgebildet werden. Einer der größten Vorteile aus Sicht des Konsumenten wie auch des Herstellers ist, dass HMMA-Produkte bezüglich Aussehen und Textur echtem Fleisch erstaunlich ähnlich sind. Tatsächlich sind in einigen Fällen die Unterschiede nicht erkennbar.
Der Wassergehalt von HMME entspricht in etwa dem von magerem Fleisch, d. h. ungefähr 50 bis 80 % Feuchtigkeitsgehalt bei der Extrusion. Die Endprodukte sind deshalb so empfindlich wie Fleisch und müssen im Kühl- oder Gefrierschrank gelagert werden. Die für die Herstellung von hochwertigem HMMA verwendeten Proteinquellen sind vorwiegend Leguminosen wie Soja, Lupinen oder Erbsen. In bestimmten Fällen, z. B. bei der Herstellung von Streckmitteln für Fleischprodukte, werden der Rezeptur geringere Mengen an echtem Fleisch-, Fisch-, Milch- oder Weizenprotein zugesetzt.
Der HMEC-Herstellprozess erfordert einen verhältnismäßig langen Verfahrensteil im Extruder und es wird ein spezieller Spritzkopf mit Kühlung vom Deutschen Institut für Lebensmitteltechnik direkt am Extruder angebracht. Der Proteinrohstoff wird über den Extrudereinlauf zudosiert und anschließend wird Wasser eingespritzt. Im Verfahrensteil des Doppelschneckenextruders wird die Masse gründlich gemischt, dann werden die Proteine mit großem mechanischem Energieaufwand hydriert, geknetet, plastiziert und denaturiert. Die plastizierte Masse kann Temperaturen von bis zu 180° C erreichen. Sie wird vom Extruder in den gekühlten Spritzkopf gedrückt, wo sie abkühlt und eine laminare Strömung der Masse erzwungen wird. Im Spritzkopf wird die Masse fest und bildet Fasern bzw. fleischähnliche Strukturen, indem das laminare Strömungsprofil „eingefroren“ wird. Das aus dem Extruder austretende Fleischanalog hat die Form eines gummiartigen Strangs oder Bandes. Dieses Material wird sodann zum nächsten Prozessschritt transportiert.
Weitere Informationen sowie einzelne Flussdiagramme finden Sie in oben aufgeführtem Anwendungsbeispiel.
