Dosierung und Extrusion von Fleischersatzprodukten

Clextral ist ein französische Hersteller für Extrusionsanlagen, mit dem Brabender Technologie seit Jahren eine erfolgreiche Partnerschaft im Markt für Fleischersatzprodukte verbindet.

Inhaltsverzeichnis

  • Herausforderung Ernährung der Weltbevölkerung
  • Definition Fleischersatzprodukte
  • Was genau sind Fleischersatzprodukte
  • Clextral: Experte für Lebensmittel-Extrusion
  • Welche Verfahren gibt es für die Extrusion von pflanzlichen Proteinen?
  • High-Moisture-Extrusion-Cooking-Verfahren: Was passiert im Doppelschneckenextruder und in der Düse?
  • Wie beeinflusst die Kühldüse die Textur der pflanzlichen Proteine?

Eine der größten Herausforderungen des 21. Jahrhunderts:
die wachsende Weltbevölkerung zu ernähren und dabei den Umwelt- und Tierschutz zu berücksichtigen.

  • Der weltweite Fleischkonsum hat sich in den letzten fünfzig Jahren mehr als verdoppelt.
  • Die Folge: Der extreme Anstieg der industriellen Tierproduktion hat immense ökologische Auswirkungen.
  • Auch die negativen Effekte des übermäßigen Fleischkonsums auf die Gesundheit des Menschen sind belegt.
  • Und nicht zuletzt ergeben sich ethische Fragen, die das Tierwohl betreffen.

Definition Fleischersatzprodukte

Diese besorgniserregenden Entwicklungen haben zu einem neuen Trend in der Ernährung geführt: der bewussten Reduktion des eigenen Fleischkonsums. Die sogenannten Flexitarier essen zwar regelmäßig Fleisch, achten dabei jedoch auf Qualität und Umwelt und versuchen, gesunde, pflanzliche und proteinreiche Alternativen zu den traditionellen Fleischprodukten in ihren Speiseplan zu integrieren: Fleischersatzprodukte.

Was genau sind Fleischersatzprodukte?

  • Sie ähneln echtem Fleisch in Geschmack, Aussehen und Textur, bestehen aber aus pflanzlichen Proteinen mit hochwirksamen, essenziellen Aminosäuren, die cholesterinfrei, fettarm, eiweiß-, ballaststoff- sowie nährstoffreich sind.
  • Zu den wichtigsten Quellen für pflanzliche Proteine gehören Weizengluten, Sojabohnen, Erbsen, Linsen, Ackerbohnen, Kichererbsen, Stangenbohnen und Lupinen.

Clextral: Experte für Lebensmittel-Extrusion

Schon seit den späten 1990er-Jahren arbeitet der französische Hersteller von Extrusionsanlagen Clextral zusammen mit Lebensmittelverarbeitern und Lebensmittelforschungszentren an der Entwicklung von Fertigprodukten aus fibrierten Proteinprodukten, die aus extrudierten faserigen Proteinen bestehen. In den letzten Jahren haben sich die Absatzzahlen für texturierte pflanzliche Proteine in Europa, Asien, Amerika und Australien stetig nach oben entwickelt. Seit 2001 besitzt Clextral ein Patent für das High Moisture Extrusion Cooking – eins der beiden Verfahren der Doppelschneckenextrusion für die Herstellung von Fleischersatzprodukten aus Proteinen.

Welche Verfahren gibt es für die Extrusion von pflanzlichen Proteinen?

(1) Das „trockene“ Verfahren: TVP sowie
(2) Das „nasse“ Verfahren: High-Moisture-Extrusion-Cooking-Verfahren (HMEC)

Unterschiede:
Beide Extrusionsverfahren unterscheiden sich durch

  • den Aufbau des Extruders und
  • die verwendete Düse.

(1) Im trockenen Extrusionsverfahren dosiert Clextral meist ein Premix aus Sojapulver oder Erbsen-Konzentrat mit einem Proteingehalt zwischen 50 und 60 Prozent in den Extruder. Mit einer einfachen Düse entsteht ein Extrudat mit schwammiger Textur und einem niedrigen Feuchtigkeitsgehalt von 10 bis 23 Prozent am Ausgang der Extruderdüse und mit rund 8 Prozent am Ausgang des Trockners nach der Extrusion. Bei der Weiterverarbeitung zum fertigen Produkt in der Industrie und beim Endkonsumenten muss es deswegen immer noch rehydriert werden.

(2) Beim High Moisture Extrusion Cooking werden ebenfalls pflanzliche Rohstoffe wie Erbsen und Soja eingesetzt, allerdings als Isolat oder Konzentrat mit einem höheren Proteingehalt von 70 bis 80 Prozent. Der Unterschied zum trockenen Verfahren liegt in der thermomechanischen Verarbeitung – dem „Kochen“ – des Proteins bei Temperaturen von über 120 Grad Celsius mit einem hohem Feuchtigkeitsgehalt von 50 bis 70 Prozent bei relativ langer Verweilzeit.

Was passiert im Doppelschneckenextruder und in der Düse?

a. Die thermomechanische Verarbeitung ermöglicht die Faserbildung.
b. Sie findet in einer komplexen Schnecken-Zylinder-Anordnung des Doppelschneckenextruders statt.
c. Dieser weist die spezifische Schneckenkonfiguration ein hohes Längen-Durchmesser-Verhältnis auf.
d. In ihrem ursprünglichen Zustand sind Proteine wie Wollfäden, die ineinander verwoben sind.
e. Während des Kochvorgangs im Extruder werden sie entwirrt, aufgefaltet und in kleine Stücke zerschnitten.
f. In der Düse werden sie anschließend wieder als gleichmäßige Fäden für eine gute Qualität vernetzt.

Wie beeinflusst die Kühldüse die Textur der pflanzlichen Proteine?

Hinter der Schnecken-Zylinder-Anordnung schließt sich eine lange Kühldüse an. Sie spielt im HMEC-Verfahren eine Schlüsselrolle.

Die Einstellung ihrer Kühlkanäle, Querschnittsfläche und Öffnungsmaße hat einen starken Einfluss auf die Textur und Qualität der Faserbildung.

Möglich sind zum Beispiel:

  • raue Oberflächen mit relativ kurzen und dicken, querschnittsorientierten Fasern, aber auch
  • glattere Oberflächen mit langen und dünnen, flächiger fließenden Fasern.

Jedes dieser Produkte wird für bestimmte Lebensmittelanwendungen eingesetzt, zum Beispiel als Analog von Hähnchenstreifen oder Pulled Pork. Durch HMEC entstehen somit Zwischenprodukte, deren Struktur und Textur der von Fleischmuskeln stark ähneln. Diese lassen sich durch weitere Bearbeitungs- und Weiterverarbeitungsprozesse noch mit geschmacklichen, olfaktorischen und optischen Merkmalen ergänzen.

„Die Endprodukte des High Moisture Extrusion Cooking haben das Potenzial, dazu beitzuragen, die wachsende Weltbevölkerung künftig nachhaltig zu ernähren.“ Emmanuel Lavocat, Verfahrenstechniker für Lebensmittel-Extrusion bei Clextral

„Die präzise Dosierung ist für den gesamten Prozess sehr wichtig.“

CITO hat mit Jérôme Mottaz (JM), Leiter Technik und F&E, und Emmanuel Lavocat (EL), Verfahrenstechniker für Lebensmittel-Extrusion, beide Clextral, über die Partnerschaft mit Brabender Technologie und die künftige Marktentwicklung gesprochen.

CITO: Herr Mottaz, welche Rolle spielt die Dosierung im Herstellungsprozess?
JM: In der industriellen Produktion von Lebensmitteln geht es immer um absolute Präzision. Deshalb ist die exakte Dosierung für den gesamten Prozess sehr wichtig. Alle Zutaten müssen schon genau abgemessen in den Extruder gelangen. Der Präzisionsgrad zu Beginn des Prozesses beeinflusst am Ende alle Parameter des Endprodukts. Auf die absolut präzise Funktionsweise der gravimetrischen Dosiergeräte von Brabender Technologie ist immer Verlass.

CITO: Wie finden Sie den richtigen Dosierer für die jeweilige Anwendung Ihrer Kunden?
JM: In unserem Technikum in Firminy können wir praktisch alle möglichen Lebensmittelanwendungen für verschiedene Rohmaterialien oder Rezepte für Trockenmischungen testen. Brabender Technologie hat uns hierfür eine große Anzahl unterschiedlicher gravimetrischer Dosiergeräte zur Verfügung gestellt. Mit ihnen können wir die gewünschten Rohstoffe und individuellen Rezepturen an verschiedenen Dosiergeräten ausprobieren. Gleichzeitig können wir auch jederzeit auf die Expertise und die weltweiten Technika bei Brabender Technologie zurückgreifen.

CITO: Welche Vorteile haben die Dosiersysteme von Brabender Technologie?
EL: Die Lebensmittelsicherheit spielt bei der Herstellung von Lebensmitteln eine übergeordnete Rolle. Dem kommt das spezielle Hygienic-Design-Konzept der Dosiergeräte von Brabender Technologie zuverlässig nach. Was wir besonders schätzen ist, dass sich das Hygienic Design flexibel an die jeweiligen Anforderungen des Kunden anpassen lässt – von Mindestanforderungen bis zu einem sehr hohem Standard, dem High Hygienic Design. Außerdem fördert es noch zwei weitere wichtige Aspekte: Die Dosiergeräte besitzen eine hervorragende Reinigbarkeit und sind einfach zu bedienen.

CITO: Wohin könnte sich der Markt für Fleischersatzprodukte künftig entwickeln?
EL: Die Rohstoffe werden vielfältiger. Wir testen bereits viele neue Rohmaterialien wie Kichererbse, Ackerbohne oder Linse, die sich ebenso gut für die Nassextrusion eignen. Sie sind allerdings aufgrund ihrer beschränkten Verfügbarkeit auf dem globalen Markt noch zu teuer. In Zukunft kann sich dies aber ändern, da viele Verbraucher gentechnisch veränderte Produkte, wie bei Soja, aufgrund ethischer und gesundheitlicher Bedenken ablehnen.

CITO: Was bedeutet das für die Entwicklung der Technologie?
JM: Eine große Herausforderung ist, die Leistung bei gleicher Bedienbarkeit zu verbessern. Damit setzt sich unsere F&E bereits auseinander. Die Produktexpertise und das Prozess-Knowhow sind die Schlüsselstellen, um die besten Fleischanaloga aus verschiedenen Proteinquellen zu erreichen.

CITO: Herr Mottaz, Herr Lavocat, wir bedanken uns für das interessante Gespräch!