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Perfekt imitiert: Wie die Herstellung pflanzenbasierter Produkte mit Bestqualität gelingt

„Plant-based“ ist das Wort der Stunde und kurbelt die Verkaufszahlen vieler Lebensmittelhersteller an. Sämtliche Fleischersatzprodukte, die im Supermarkt zu finden sind, basieren dabei auf zwei primären Zwischenprodukten, die sich vor allem durch ihren Feuchtigkeitsgehalt, ihre Haltbarkeit und letztendlich den Herstellungsprozess unterscheiden. Dies sind zum einen texturierte pflanzliche Proteine (TVP), die „Trockenvariante“, und zum anderen Fleischanaloge mit hohem Feuchtigkeitsgehalt (HMMA).

Die Herstellung von pflanzenbasierten Proteinprodukten, die in der Regel in einem Extruder erfolgt, bringt jedoch verschiedenste Herausforderungen mit sich. Diese sollten beim Prozessaufbau berücksichtigt werden, um die bestmögliche Qualität zu erreichen. Neben dem Prozess-Know-how, das heißt dem richtigen Zusammenspiel der einzelnen Prozessschritte und Parametern im Extruder, spielen vor allem die Rezeptur, die Prozessfeuchtigkeit, der Energieeintrag sowie der Austrag eine entscheidende Rolle. Auch wenn sich diese Faktoren durch gegenseitige Wechselwirkungen positiv begünstigen können, ist eine geeignete Rezeptur die Grundvoraussetzung, um hochwertige pflanzenbasierte Proteintexturate im Extruder zu erzeugen.

Doch welche Produktmerkmale zeichnen eine gute Qualität aus? Und wie lässt sich diese positiv beeinflussen? Als führender Anbieter für die Extrusionstechnologie und dem dazugehörigen Equipment für die Dosierung, die Granulierung und das Schüttgut-Handling können die Experten von Coperion auf jahrzehntelange Erfahrung zurückgreifen.

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Mit seinem ZSK Food Extruder in Hybrid-Version bietet Coperion das ideale System, um sowohl TVP als auch HMMA in hoher Qualität herzustellen © Coperion GmbH

Qualitätsmerkmale bei TVP-basierten Produkten

Insbesondere die Textur, Länge und Stärke der Fasern sollten dem Fleisch-Äquivalent möglichst nahekommen, damit der Verbraucher von den fleischartigen Eigenschaften profitieren kann. Auch die Schüttdichte, Form und Beschaffenheit der Oberfläche sind entscheidend. Hersteller können durch die Wahl der Proteinquelle und ihrer Charakteristika Einfluss auf die erreichbare Qualität des TVPs nehmen. Der Proteingehalt sollte dabei zwischen 50 und 80 Prozent liegen. Ein höherer Anteil kann schnell zu einem gummiartigen Produkt führen.

Proteinpulver haben darüber hinaus eine begrenzte Fähigkeit, Wasser zu binden. Wird dem Extrusionsprozess zu viel Feuchtigkeit zugeführt, sind eine hellere Farbe, eine weichere und breiige Textur sowie weniger sichtbare Fasern die Folge. Grund hierfür ist die geringere Viskosität der Mischung. Auch die Temperatur und der Druck im Extruder sinken aufgrund des zusätzlichen Wassers. Ist die Menge an Feuchtigkeit hingegen optimal gewählt, entsteht eine feste Textur mit sichtbaren Fasern.

Die mechanische Energie, die bei der Extrusion in das TVP eingetragen wird, stammt von der Schneckendrehzahl und der Schneckenkonfiguration des Extruders. Werden diese Parameter umgestellt, ändert sich der Energieeintrag in den Prozess, was dazu führt, dass das Produkt wärmer wird und sich ausdehnt. Zu viel Wärme kann das Produkt jedoch bräunen, was wiederum seine Optik verändert. Wenn der Energieeintrag zu gering ist, erfolgt keine Expansion des Produkts. Folglich ist die TVP-Textur minderwertig.

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Der Prozessaufbau und die Prozessparameter haben einen wesentlichen Einfluss auf die Beschaffenheit und Qualität von pflanzenbasierten Produkten © Coperion GmbH

Qualitätsmerkmale bei HMMA-basierten Produkten

Pflanzenbasierte Produkte, die auf HMMA basieren, werden vor allem an ihrer Faserlänge und -stärke gemessen. Aber auch die Textur, Festigkeit sowie das Aroma und die Farbe sind wichtige Eigenschaften, die die Qualität von HMMA bestimmen.

Grundsätzlich enthält HMMA 50 bis 70 Prozent Wasser und 30 bis 50 Prozent Protein, bei weniger als 10 Prozent Fettgehalt. Ein höherer Fettgehalt verursacht breiige Fasern mit einer geringen Faserstärke. Insbesondere die Prozessfeuchtigkeit ist ein kritischer Qualitätsfaktor von HMMA-Produkten. Sie wird durch die Wasserzugabe, aber auch den Feuchtegehalt des Rohmaterials und die mögliche Wasserbindung der Rohstoffe bestimmt. Bei geringer Wasserbindekapazität des Proteins kann die Zugabe von Stärke oder Fasern die Produktqualität verbessern. Zu viel Wasser verleiht dem Produkt zudem eine spröde Textur und eine hellere Farbe.

Die mechanische Energie, die bei der Produktion in das HMMA eingebracht wird, stammt von den Schnecken und die Wärmeenergie aus der Beheizung der Extrudergehäuse. Schneckendrehzahl und -konfiguration sind kontrollierbare Variablen, die die Faserqualität und Textur beeinflussen. Dank der großen Bandbreite möglicher Schneckendrehzahlen des ZSK Food Extruders von Coperion können auch unterschiedlichste Rohmaterialien mit verschiedensten Eigenschaften verarbeitet werden. In Abhängigkeit davon entsteht bei niedrigen Drehzahlen (~300 min-1) häufig HMMA mit einer weicheren Struktur, wodurch die Faserschichten leichter brechen können. Drehzahlen in mittlerer Höhe (~600 min-1) können Produkte mit einer gleichmäßigen Textur und mit Faserschichten erzeugen, die sich problemlos trennen lassen. Hohe Drehzahlen (~1200 min-1) führen meist zu einer festen HMMA-Produkttextur mit schwer trennbaren Schichten. Ändern sich die Rohmaterialien, muss auch die Schneckendrehzahl des Extruders angepasst werden, um die gewünschte Produktstruktur zu erhalten.

Abschließend wird HMMA über eine Kühldüse ausgetragen, um die faserige fleischähnliche Textur des Endprodukts zu erzeugen. Sowohl die Fließgeschwindigkeit durch die Kühldüse als auch deren Temperaturprofil können einen großen Einfluss auf die Produktqualität nehmen und sollten somit berücksichtigt werden.

Mit umfassender Betreuung zur optimalen Produktqualität

Die Experten von Coperion können auf ein umfangreiches Produkt- und Serviceangebot und langjährige Erfahrungen mit den unterschiedlichsten Prozessen und Rohstoffen in der Lebensmittelindustrie zurückgreifen. Darüber hinaus stehen Kunden die weltweiten Food-Technika zur Verfügung, um Prozesse mit einer optimalen Betreuung und unter Realbedingungen zu testen. So gelingt die Produktion von Fleischersatzprodukten mit Bestqualität.

 Weitere Informationen unter: www.coperion.com/plantbasedproteins

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