Texturiertes Pflanzenprotein & Fleischanaloge

Fortschrittliches Anlagendesign für Schüttgut-Handling, Dosierung und Extrusion

Aufgrund der wachsenden Weltbevölkerung wird verstärkt nach Alternativen zu tierischem Protein gesucht. Die Nachfrage nach pflanzlichen Zutaten steigt, ebenso der Konsum von Produkten aus pflanzlichem Protein. Bespiele für alternative Proteinquellen sind Texturiertes Pflanzenprotein (Texturized Vegetable Protein TVP) - auch bekannt als Sojaprotein oder Sojafleisch - sowie Fleischanaloge mit hohem Wasseranteil (High Moisture Meat Analogues HMMA), die durch Kochextrusion hergestellt werden. Diese Alternativen sind nicht nur preisgünstig, sondern auch umweltfreundlich. Weitere Vorteile von TVP und HMMA sind die längere Haltbarkeit und der geringe Fettgehalt.

Der Coperion-Standort in Stuttgart arbeitet seit geraumer Zeit mit dem Deutschen Institut für Lebensmitteltechnik e.V. (DIL) in Quakenbrück zusammen. Ein Schwerpunkt bei der Kooperation liegt bei der Erforschung und Weiterentwicklung der TVP-Extrudiertechnologie und der Nassextrusion (High Moisture Extrusion Cooking HMEC) von texturiertem Proteinkonzentrat in einen rein pflanzlichen Fleischersatz.

Zur Erzielung höchter Qualität bei TVP- und und HMMA-Produkten werden die kundenspezifisch entwickelten Coperion Doppelschnecken-Extrusionssysteme eingesetzt. Diese umfassen den hochwertigen ZSK Food-Extruder, hochgenaue Differentialdosierer von Coperion K-Tron, Schüttguthandlings-Ausrüstung von Coperion und Coperion K-Tron für den Transfer und die Förderung von Zutaten und Endprodukten, sowie hoch spezialisierte Kühl-Spritzköpfe.

Typische Zutaten sind pflanzliche Proteine wie Sojaprotein (entfettetes Sojamehl und –konzentrat), Gluten, Lupinen- und Erbsenprotein für texturiertes Pflanzenprotein (TVP), Fleischanaloge mit hohem Wasseranteil (HMMA), Fleischersatzprodukte, Streckmittel und Sojafleisch.

Merkmale und Vorteile

  • Die Systeme und Komponenten von Coperion und Coperion K-Tron für das hochpräzise Handling und Dosieren von Schüttgut und Produkten sind in Ausführungen erhältlich, welche die höchsten Hygienestandards erfüllen und leicht zu reinigen und warten sind.
  • Die hocheffizienten Coperion ZSK-Lebensmittelextruder sorgen dank der hohen Schneckendrehzahl für maximalen Durchsatz und gewährleisten beste Qualität bei den Endprodukten.
  • Durch die lange und enge Zusammenarbeit mit dem Deutschen Institut für Lebensmitteltechnik konnte Coperion ein umfassendes Prozess- und Produkt-Knowhow für diese Lebensmittelart aufbauen.
  • Die von Coperion angebotenen Systeme sind nahtlos in die Produktionsanlagen integriert und gewährleisten eine hochgenaue und sichere Förderung der Rohstoffe zum Extruder sowie eine überragende Wirtschaftlichkeit des Produktionsverfahrens.
  • Durch sein modulares Extruderkonzept sowie die Herstellung der Kühl-/Strukturierungsdüse gemäß den jeweiligen Kundenanforderungen kann Coperion seinen Kunden einzigartige und innovative Anlagen zur HMMA-Produktion anbieten.

Anwendungsbeispiel

Auf dem Markt konnten sich zwei grundlegend verschiedene Produktfamilien von extrudiertem Fleischersatz etablieren. Die besten Ergebnisse bei der Herstellung der Fleischersatzprodukte beider Familien werden mit einem gleichlaufenden Doppelschneckenextruder wie dem ZSK-Extruder von Coperion erzielt. Da die Hauptrohstoffe in beiden Fällen pflanzliche Proteinkonzentratpulver und Wasser sind, ist die Konfiguration für das Schüttgut-Handling und den Dosierungsprozess ähnlich, das Mengenverhältnis ist jedoch unterschiedlich.

Das Anwendungsbeispiel beschreibt die Herstellungsverfahren für texturiertes Soja und Fleischersatz. Die entwickelten Verfahren wurden zunächst in einer Pilotanlage erprobt und haben sich inzwischen bei der Lebensmittelherstellung bewährt. In dem Dokument werden auch die Dosierung und das Schüttgut-Handling sowie die angewendeten Extrusionstechnologien beschrieben. Außerdem wird ein aussergewöhnlicher Kühl-Spritzkopf für die Extrusion von Fleischersatz mit hohem Wasseranteil beschrieben. Diese Düse ist das Ergebnis der Zusammenarbeit von Coperion mit dem Deutschen Institut für Lebensmitteltechnik.

Anwendungsbeispiel herunterladen:

Unsere Produkte

Extruder für Lebensmittel

Innovative Prozesse für die Fleischersatz-Extrusion

Mit den vielseitigen Extrusionsanlagen von Coperion können hochqualitative Produkte hergestellt werden, deren Strukturen ähnliche Aroma- und Texturprofile erzeugen, wie Hühnchen-, Schweine- oder Rindfleisch und sogar Fisch. In Zusammenarbeit mit Instituten wie dem DIL wurden spezielle Düsen und Extrusionsverfahren für Produkte entwickelt, die einen Feuchtigkeitsgehalt von 50 bis 70% aufweisen. Die erfahrenen Prozessingenieure von Coperion sind in der Lage, den Extruder zu entwickeln, der optimal auf Ihre Anforderungen abgestimmt ist – egal, ob Sie nun texturiertes Pflanzenprotein, Trockentexturat oder HMMA entwickeln.

Extruder für Lebensmittel
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Dosiergeräte

Zugabe von flüssigen und pulverförmigen Inhaltsstoffen mit unübertroffener Genauigkeit

Die beiden Coperion K-Tron-Produktlinien von gravimetrischen Dosierern für Trockenpulver und Flüssigkeiten bilden die ideale Kombination für die Extrudierung von Fleischanalogen und texturiertem Protein. Dosierwaagen für Flüssigkeiten sind herkömmlichen Durchflussmessern weit überlegen, denn sie bieten eine höhere Genauigkeit sowie bessere Dosierungssteuerung und können leichter kalibriert werden. Die äusserst zuverlässigen Dosier- und Nachfüllsysteme verhindern Ungenauigkeiten bei der Dosierung, welche zur Abschaltung der kompletten Extrusionslinie führen könnten, was wiederum die Prozesszeit erhöhen und eine Reinigung erforderlich machen würde.

Volumetrische und gravimetrische Dosierer
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Schüttgut-Handling

Hygienegerechte und schnell zu reinigende Systeme

Die von Coperion und Coperion K-Tron angebotenen Systeme zum Schüttgut-Handling und zur Dosiererbeschickung ermöglichen die Aufnahme der Inhaltsstoffe aus einer Vielzahl verschiedener Quellen und den direkten Transport zum gravimetrischen Dosierer. Unabhängig davon, ob die einzelnen Dosierer direkt beschickt oder die Inhaltsstoffe vor der Extrusion einem Chargenmischer zugeführt werden - sämtliche Förder- und Transfersysteme sind so ausgelegt, dass sie leicht zugänglich sind und ohne viel Aufwand gereinigt und umgerüstet werden können.

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Anlagen & Systeme

Innovative Designs für eine schnelle Reinigung von Fleischersatz-Extrusionssystemen

Die sehr erfahrenen Systemingenieure von Coperion und Coperion K-Tron haben umfangreiches Knowhow in der Entwicklung von hygienegerechten Schüttgut-Handling- und Extrusionssystemen zur Herstellung von texturiertem Pflanzenprotein und Fleischanalogen mit hohem Feuchtigkeitsgehalt. Die integrierten Systeme sind mit den modernsten SPS- und Rezeptursteuerungstechnologien ausgestattet.

Anlagen und Systeme
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Service

Exzellenter weltweiter Kundendienst

Unsere kompetenten Kundendienstmitarbeiter verfügen über ein umfangreiches Wissen in Materialhandling und Prozessdesign für diese speziellen, hygienegerechten Anwendungen und unterstützen Sie gerne bei Ihren Prozessen zur Herstellung von texturiertem Pflanzenprotein und Fleischanalogen – rund um die Uhr.

After-Sales-Service

Häufig gestellte Fragen

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 Trommeln, 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.

 

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Dosierung eines zur Lebensmittelherstellung verwendeten Pulvers mit dem Coperion K-Tron-Doppelschneckendosierer

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