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Coperion Food-Extruder in Hybrid-Ausführung

Ideal für TVP, HMMA und vieles mehr.

Coperion ZSK Food Extruder in Hybrid-Design
ZSK Food-Extruder mit zentrischer Granulierung ZGF und Kühldüse

Für die Herstellung von Fleischersatzprodukten bietet Coperion ein Extrusionssystem in Hybrid-Design. Mit nur minimaler Umrüstung der Anlage können Texturiertes Pflanzenprotein (Texturized Vegetable Protein, TVP), Fleischanaloga mit hohem Wasseranteil (High Moisture Meat Analogues, HMMA) und zahlreiche andere Extrudate wie Snacks und Cerealien auf derselben Anlage hergestellt werden.

Sowohl zur Herstellung von TVP als auch von HMMA wird der gleichläufige ZSK Doppelschneckenextruder von Coperion eingesetzt. Die Konfiguration dieses Food-Extrusionssystems hat sich bislang für die beiden Anwendungen unterschieden: Während sich für die Herstellung von TVP die zentrische Food-Granulierung (ZGF) an das Verfahrensteil anschließt, um das Produkt direkt an der Düsenplatte zu schneiden, wird HMMA über eine spezielle Kühldüse ausgetragen, die einen Produktstrang mit einer Textur erzeugt, die echtem Fleisch sehr ähnelt.

Mithilfe einer Adapterlösung von Coperion kann der Austrag des ZSK Food-Extruders nun in kürzester Zeit von einer ZGF auf eine Kühldüse umgestellt werden. Der Umbau kann durch das Bedienpersonal der Anlage erfolgen. Eine Elektro-Fachkraft wird nicht benötigt. Zunächst muss die ZGF geöffnet und zur Seite geschwenkt werden. Danach kann durch Lösen weniger Schrauben die Düsenplatte geöffnet, die Düse durch den Adapter getauscht und die Kühldüse angeflanscht werden. Dasselbe Prinzip funktioniert in solch kurzer Zeit auch umgekehrt, wenn vom HMMA-Prozess auf TVP umgestellt werden soll.

Extrusion von Pflanzenproteinen – TVP und HMMA

TVP wird sowohl als Fleischersatz als auch als Ergänzung bei Fleischprodukten eingesetzt. Es kann in verschiedenen Größen und Formen hergestellt werden, als feineres oder gröberes Granulat, gebrochen oder gemahlen. TVP ist ein trockenes, expandiertes Produkt, das unter normalen Umgebungsbedingungen lange haltbar ist. Vor der Verwendung muss TVP in Wasser/Flüssigkeit rehydriert werden.

Bei der Herstellung von TVP wird der Haupteinlauf des Extruders kontinuierlich über hochgenaue Differentialdosierer und Nachfüllsysteme von Coperion K-Tron mit Proteinrohstoff beschickt. Direkt im Anschluss wird mittels Coperion K-Tron Flüssigkeitsdosierwaagen Wasser eingespritzt. In bestimmten Fällen erfolgt auch eine direkte Dampfinjektion in das Verfahrensteil. Innerhalb des Verfahrensteils werden die Zutaten gemischt, geknetet und gekocht. Danach tritt das Produkt über eine Düsenplatte aus dem Extruder aus und wird dabei so bearbeitet, dass es eine poröse, schaumartige Struktur mit ausgerichteten Fasern erhält. Der rotierende Messerflügel der angeschlossenen ZGF zerkleinert das Produkt sofort. Das TVP-Granulat wird anschließend getrocknet, um eine lange Haltbarkeit sicher zu stellen.

HMMA wird hauptsächlich als hochwertiges Fleischanalogprodukt in Fertiggerichten eingesetzt. Durch die Variation von Rezeptur und Bearbeitungsparametern können die Strukturen unterschiedlicher Fleischarten verblüffend ähnlich nachgebildet werden. Der Wassergehalt von HMMA liegt bei ca. 50-80% und es muss daher gekühlt 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- oder Fischprotein zugesetzt.

Der Proteinrohstoff wird in den Extrudereinlauf dosiert. Anschließend wird Wasser zugegeben. Im Verfahrensteil des ZSK Food-Extruders wird diese Masse dann gründlich gemischt und geknetet. Der Austrag erfolgt über eine Kühldüse, in welcher sich eine fleischähnliche Textur ausbildet und diese „eingefroren“ wird. Es entsteht ein fester Strang mit fleischähnlichen Fasern, der dem nächsten Verarbeitungsschritt übergeben werden kann.

Coperion K-Tron Doppelschnecken-Dosierer
Coperion K-Tron Doppelschnecken-Dosierwaagen verfügen über eine patentierte Wägetechnologie und tragen zur Maximierung der Endproduktqualität bei.

Coperion K-Tron Doppelschneckendosierer – ideal für die hochgenaue Zugabe von Inhaltsstoffen direkt in den Extruder

Beim Extrudieren ist die hochgenaue Dosierung der einzelnen Inhaltsstoffe in den Prozess entscheidend für die Stabilität und Qualität des Endprodukts. Aus diesem Grund eignen sich hierfür insbesondere gravimetrische Dosierer. Sie messen das Gewicht des zu dosierenden Materials und passen dessen Zugabe so an, dass ein gewünschter Sollwert erzielt wird. Im Gegensatz dazu arbeiten volumetrische Dosierer ohne Gewichtsmessung. Sie dosieren ein bestimmtes Materialvolumen pro Zeiteinheit und das Gewicht wird auf Basis einer Kalibrierung berechnet.

Die in kontinuierlichen Verfahren am häufigsten eingesetzten gravimetrischen Dosierer sind Differentialdosierer (LIW). Ein LIW-Dosierer besteht aus einem Trichter und einer Dosiervorrichtung, die durch flexible Verbindungen vom Verfahren isoliert arbeiten, sodass das gesamte System kontinuierlich gewogen werden kann.

Coperion K-Tron Differentialdosierer
Hochgenaue Coperion K-Tron Differentialdosierer können mit einer ActiFlow Schüttgut-Fließhilfe ausgestattet werden, um Brücken beim Material im Trichter zu verhindern.

LIW-Dosierer sind typischerweise entweder auf Waagen montiert oder auf Lastzellen aufgehängt. Die Coperion K-Tron Lastzelle ist ein hochpräzises Messinstrument, das speziell für die hohen Anforderungen hinsichtlich der Dosierleistung und der Genauigkeit in kontinuierlichen Prozessen entwickelt wurde. Sie bietet eine sehr hohe Auflösung von 1:8.000.000 in 20 ms. Wird das Material dosiert, verringert sich das Systemgewicht. Die Abnahme des Systemgewichts pro Zeiteinheit wird ermittelt und die Geschwindigkeit der Dosierung angepasst, so dass die gewünschte Dosiermenge exakt erzielt wird.

In jeder Stufe des Produktionsprozesses führen Ungenauigkeiten bei Dosierleistung und Proportionen zur unnötigen Verschwendung von Inhaltsstoffen und erhöhen die Gesamtkosten. Beispielsweise kann bei empfindlichen Extrusionsprozessen mit hohem Feuchtigkeitsanteil eine Ungenauigkeit bei der Dosierung ohne weiteres zur Abschaltung der Anlage führen. Dies bedeutet, dass der Extruder und der spezielle Austrag, der die faserartigen Materialmerkmale erzeugt, gereinigt werden müssen, bevor der Prozess wieder gestartet wird.

Viele Inhaltsstoffe, die in Lebensmitteln verwendet werden, besitzen schlechte Fließeigenschaften. Coperion K-Tron bietet für diese eine Vielzahl an Lösungen an. So werden Dosierer mit bestimmten Schneckenkonfigurationen ausgelegt. Oder es wird die innovative ActiFlowTM Schüttgut-Fließhilfe eingesetzt. Dabei handelt es sich um eine intelligente Fließhilfe, die zusammen mit der LIW-Dosiersteuerung und der Wägebrücke für einen kontinuierlichen Materialfluss sorgt.

Coperion ZSK Food Extruder in Hybrid-Design
ZSK Food Extruder in Hybrid-Design für die Herstellung von TVP und HMMA

ZSK Food-Extruder in Hybrid-Ausführung für maximale Flexibilität

Der Coperion ZSK-Extruder in Hybrid-Ausführung ermöglicht die Herstellung von TVP und HMMA auf einer Anlage mit einem Minimum an Rüstaufwand. Gleichzeitig ist es dank des Selbstreinigungseffekts und des modularen Aufbaus der Extruder-Doppelschnecken möglich, zahlreiche anderen Produkten wie Snacks und Cerealien auf dem ZSK-System herzustellen.

Stefan Gebhardt, General Manager Business Unit Food & Pharma bei Coperion, ist überzeugt von dem Maschinenkonzept des ZSK Food-Extruders: „Die hohe Nachfrage nach dieser Hybrid-Technologie zeigt uns, dass sie genau dem aktuellen Trend am Markt entspricht. Der Bedarf an Fleischersatzprodukten wächst stetig und ist dabei gleichzeitig stark im Wandel. Mit dem Hybrid-Maschinenkonzept, das die Produktion von TVP und HMMA auf ein und demselben Extruder ermöglicht, geben wir Herstellern von Fleischanalogen eine hochgradig flexible Lösung an die Hand, um optimal für die sich schnell ändernden Marktbedingungen vorbereitet zu sein.“

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