DE2058372C3

DE2058372C3 - Verfahren zur Herstellung eines Pflanzenproteinproduktes

Info

Publication number: DE2058372C3
Application number: DE2058372A
Authority: DE
Inventors: Christopher Wilson St. Louis Frederiksen; Robert Lyle Webster Groves Hawley; Ralph Anthony Ballwin Hoer
Original assignee: Ralston Purina Co
Current assignee: Nestle Purina PetCare Co
Priority date: 1970-01-30
Filing date: 1970-11-27
Publication date: 1978-07-13
Also published as: NL151618B; GB1303374A; FR2074905A5; CA942992A; IT1053503B; DK140002B; CH535016A; IL35535A; DE2058372A1; DK140002C; BE760418A; JPS551028B1; SE363728B; US3694221A; IL35535A0; ZA708218B; NL7018239A; DE2058372B2

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Pflanzenproteinproduktes mit hoher Dispergierbarkeit in Wasser, verbesserter Textur und verbessertem Mundgefühl bei der Verwendung als Nahrungsmittel, bei dem eine wäßrige Aufschlämmung eines Pflanzenproteinmaterials mit einem Peststoffgehalt von etwa 3 bis 30 Gew.-% und einem pH-Wert von etwa 5,7 und 7,5 auf eine Temperatur zwischen etwa 1044 und 204^° C erhitzt dabei unter Strömungsbedingungen dynamisch durchgearbeitet und dann verringertem Druck ausgesetzt wird.

Die Erfindung wird hauptsächlich im Zusammenhang mit Sojamaterial beschrieben und findet insbesondere bei diesem Anwendung, doch können die erfindungsgemäß vorgeschlagenen Maßnahmen auch auf anderes Protemmaterial angewendet werden, beispielsweise auf anderes ölsaatenmaterial, Fischproteinmaterial oder mikrobielles Proteinmaterial.

Zur Herstellung pflanzlicher Proteinprodukte sind zahlreiche Verfahren bekannt, darunter auch Verfahren zur Herstellung von Proteinprodukten aus Sojaprotein. Enzymatisches Verfahren zur Herstellung von Nahrungsmitteln aus pflanzlichem Proteinmaterial sind ebenfalls bekannt, unter anderem aus der US-PS 32 052. Der normale Prozeß bei enzymatischen Verfahren erfordert eine lange Reaktionszeit, normalerweise mehrere Stunden, und wird diskontinuierlich ausgeführt.

Aufgabe der Erfindung ist dir Angabe eines enzymatischen Verfahrens zur Verarbeitung von pflanzlichem Protein, insbesondere von Sojabohnen-Proteinmaterial zwecks Herstellung eines gut eßbaren Protein- prudukts mit hoher Dispergierbarkeit, und glatter Textur, die zu einem ausgezeichneten Kauempfinden führt Ein daraus hergestelltes Milchprodukt beispielsweise soll glatt, nicht pappig, klumpig oder körnig sein. Das Verfahren soll rasch verlaufen und im wesentlichen innerhalb weniger Minuten abgeschlossen sein. Das erhaltene Produkt soll direkt als Nahrungsmittel verwendet werden können, aber auch glatt mit Produkten mischbar sein, die andere Geschmacksstoffe

ίο enthalten, ohne daß die Eigenschaften der anderen Geschmacksstoffe geändert werden.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einem Verfahren der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß das so behandelte Proteinmaterial mit einem proteolytische und amylolytische Aktivität aufweisenden Enzym oder mit einem Gemisch aus einem proteolytischen und einem amylolytischen E tzym zur Modifizierung des Proteinmaterials zur Reaktion gebracht, hierauf zur Inaktivierung des Enzyms erwärmt

M und zu einem Pulver getrocknet wird.

Das erfindungsgemäß vorgeschlagene Verfahren läßt sich leicht automatisiert und kontinuierlich durchführen; man braucht dazu wenig Bedienungspersonal, erhält aber eine hohe Produktionsleistung.

Das gemäß der Erfindung hergestellte Grundprodukt hat ausgezeichnete funktionell Eigenschaften. Es ist aus dem Trockenzustand heraus hochgradig dispergierbar und hat außergewöhnliche Einsink- und Einrühreigenschaften. Es wird mii Hilfe eines Verfahrens

*> hergestellt, bei dem mit Hitze und enzymatischer Hydrolyse gearbeitet wird und das innerhalb weniger Minuten beendet ist Das Produkt hat eine optimale Kombination von Eigenschaften, die bisher nicht erreicht ist: eine hohe Dispergierbarkeit und beispiels weise über etwa 80%, vorzugsweise über etwa 90% bei einem aus isoliertem Protein hergestellten Produkt, eine Einsinkzahl von mindestens etwa 2 und einen Einrührfaktor von über etwa 60%. Es läßt sich deshalb in den verschiedensten Formen als Nahrungsmittel verwenden und hat einen hohen Proteingehalt Es kann wahlweise auch einer Vielzahl anderer Nahrungsmittel zugesetzt werden, um besondere Ergebnisse zu erzielen, beispielsweise als Proteinverstärkungsmittel, das vom Verbraucher wäßrigen Lösungen zugesetzt wird. Bei Zusetzen zu kalter Milch zeigt das erfindungsgemäß hergestellte Produkt ausgezeichnete Einsink- und Einrühreigenschaften bei außerordentlich hoher Gesamtdispergierbarkeit. Das Mundgefühl des Milchgemisches ist ausgezeichnet, und es kann mit ihm e>n erfrischendes und nahrhaftes Getränk hergestellt werden, beispielsweiseein Expreß-Morgengetränk.

Bei dem Verfahren der Erfindung wird ein Sojamaterial in Form einer wäßrigen Aufschlämmung einer schnellen, dynamischen Erwärmung bei gleichzeitiger

'⁵ mechanischer Durcharbeitung unter dynamischen Bedingungen unter kontrolliertem Überdruck unterworfen, um die Proteinmoleküle freizulegen und zu ändern bzw. modifizieren. Die in dieser Weise behandelte Aufschlämmung wird kurzzeitig auf erhöhter Tempera-

Ό tiir und unter Überdruck gehallen. Dann werden die unerwünschten Stoffe durch anschließende plötzliche Druckminderung entfernt, da diese eine Verdampfung eines Teils der Feuchtigkeit bewirkt und der Dampf die unerwünschten Stoffe mitnimmt. Nach Abtrennung der

^6ί verdampften Stoffe von der Aufschlämmung wird diese dann einer kurzen enzymatischen Hydrolyse unterzogen, um das Proteinmateria! /u hydrolysieren und zu modifizieren. Die cruymatische Behandlung dauert

wenige Sekunden bis einige Minuten; dann wird die Aufschlämmung erwärmt, um das Enzym zu inaktivieren und die Reaktion zu beenden. Danach wird die Aufschlämmung getrocknet, wobei ein leicht gefärbtes redispergierbares Pulver entsteht. Einzelheiten des Verfahrens und des damit hergestellten Produktes werden nachstehend beschrieben.

Bekanntlich sind die Wechselbeziehungen zwischen den chemischen und physikalischen Eigenschaften natürlicher Nahrungsmittel so kompliziert, daß man tatsächlich nur sehr wenig über sie weiß. Untersuchungen über das Verhalten und die Natur dieser Eigenschaften und über die bei ihnen unter verschiedenen Bedingungen und Behandlungen eintretenden Änderungen beruhen fast völlig auf empirischen Methoden. Erkenntnisse über Annahme solcher Stoffe durch Mensch und Tier und deren Nutzung durch den menschlichen oder tierischen Organismus beruhen ebenfalls überwiegend auf Versuchsergebnissen. Das gilt vor allem für pflanzliche Proteinmaterialien, wie Sojabohnen, Erdnüsse, Safran, Baumwoilsamen, Sesamsamen und Sonnenblumenkerne als die wichtigsten. Umfangreiche Untersuchungen sind in dem Bestreben durchgeführt worden, daraus nutzbare Nahrungsmittel zu entwickeln. Als Ergebnis davon werden zur Zeit einige dieser Stoffe in verhältnismäßig beschränkten Mengen zu Nahrungsmitteln verarbeitet, die allgemein als eßbare Pflanzenproteine bezeichnet werden.

Ein Verfahren zur Umwandlung von pflanzlichem Proteinmaterial in ein Produkt, das zur Herstellung von Nahrungsmitteln eii.e viel größere Anwendungsmöglichkeit bietet als bekannt? Verfahren, ist schon vorgeschlagen worden. Es wu^rde nun gefunden, daß durch Abwandlung des bereits vorgeschlagenen Verfahrens ein Produkt hergestellt werden kann, das für die Herstellung von Nahrungsmitteln sogar noch ausgedehntere Anwendung finden kann. Insbesondere zeigt das nach dem Verfahren der Erfindung hergestellte Produkt eine außergewöhnlich hohe Dispergierbarkeit in wäßriger Lösung und eine ungewöhnliche Benetzbarkeit. Die verbesserten Eigenschaften des Produktes zeigen sich in den Einsink- und Einrühreigenschaften des Produktes. Ferner hat das Produkt eine ungewöhnlich feine und glatte Textur und ein angenehmes Mundempfinden bei der Verwendung in Nahrungsmitteln.

Das Verfahren der Erfindung geht von einem pflanzlichen Proteinmaterial, am besten einem Sojaprotein-lsolat aus, beispielsweise dem Material, das mit Hilfe eines bereits vorgeschlagenen Verfahrens gewonnen wird. Zunächst wird der pH-Wert der Aufschlämmung eingestellt. Das ist wichtig, damit das aufgeschlämmte Protein besser auf die Wärme- und Schwerwirkung der nachfolgenden Behandlung reagiert. Der pH-Wert wird auf einen Bereich von etwa 5,7 bis 7,5 eingestellt, am besten auf etwa 6,5 bis 7,1. Der pH-Wert läßt sich in einfacher Weise dadurch einstellen, daß man ein alkalisches Reagens in Nahrungsmittelqualität zusetzt, beispielsweise Natriumbicarbonat.

Die /u verarbeitende Aufschlämmung hat einen kontrollierten l-estsloffgehalt von etwa 3% bis JO Cicw"/o,am besten etwa 5 bis 20 Gew.·%. Wenn er unter etwa 3% absinkt, sind die nachfolgenden Behandlungsschritte bei kontinuierlichem Verfahrensablauf nicht wirtschaftlich. Die Trocknung ist dann besonders kostspielig. Bei mehr als 20% Feststoffanteil eignet sich das hergestellte Produkt nicht für die anschließend bevorzugk Verdampfungstrocknung, beispielsweise für eine Zerstäubungstrocknung unter Verwendung einer Düse oder eines rotierenden Zerstäubers, so daß man mit anderen Trocknungsverfahren arbeiten muß, die aber zu einem Produkt führen, das in seinen

s funktionellen Eigenschaften nicht so günstig ist. Bei einem Feststcffgehalt von über etwa 30% besteht die

Gefahr einer bräunlichen Verfärbung des Produktes

während der Verarbeitung.

Die einzelnen Teilchen dieser Aufschlämmung wer-

den dann einer Erhitzung unterworfen, wobei auch eine dynamische mechanische Durcharbeitung erfolgt. Zur Zeit besteht die beste Art und Weise, das zu erreichen, darin, die Aufschlämmung durch eine Vorrichtung zu leiten, die als Düsenkocher bekannt ist. Er enthält nebeneinanderliegende Düsenöffnungen, die normalerweise konzentrisch angeordnet sind und aus denen die Aufschlämmung sowie unter Druck stehender Dampf als Heizmedium mit hoher Geschwindigkeit als sich schneidende Strahlen ausgepreßt werden, so daß jedes

Μ Teilchen der Aufschlämmung durch den Dampf augenblicklich dynamisch erhitzt wird, während praktisch gleichzeitig große mechanische Kräfte an der Düse auf die Teilchen einwirken. Bei dieser mechanischen Durcharbeitung handelt es sich größtenteils um eine Scherwirkung. Die mechanische Durcharbeitung und die Erwärmung bereiten das Material für die sich anschließenden Verfahrensschritte vor, da hierbei das Proteinmolekül aufgebrochen wird und die reaktionsfähigen Stellen am Proteinmolekül geöffnet oder frcigc- legt werden, wodurch die anschließende enzymatische Reaktion erleichtert wird. Durch die Freilegung der reaktionsfähigen Stellen an den Proteinmolekülen für die Einwirkung der Enzyme läuft die enzymatische Reaktion außerordentlich schnell ab und erzeugt in sehr kurzer Zeit, beispielsweise innerhalb von etwa 15

Sekunden bis '/2 Stunde, ein hochgradig dispergierbares Produkt. Eine Zeit zwischen etwa 5 und 15 Minuten ist

vorzuziehen.

Der Temperaturbereich, auf den die Aufschlämmung

zum Erreichen der erwünschten Ergebnisse erhitzt wird, liegt zwischen etwa 104,5 und 204,5^JC. Zur Erzielung bester Ergebnisse soll die Temperatur normalerweise von 140 bis 160⁰C betragen. Wenn man mit höheren Temperaturen als etwa 160° C arbeitet, besteht beim Endprodukt die Gefahr einer Gelierung. Temperaturen von über etwa 204,5° C sind wegen dabei auftretenden Verfahrensschwierigkeiten und wegen einer geringeren Qualität des hergestellten Produktes normalerweise nicht ratsam.

Das Produkt wird der Düse des Strahlungskochapparates unter Überdruck zugeführt. Dieser Druck soll nahezu ebenso hoch wie der Druck sein, mit dem der Dampf in die Aufschlämmung eingespritzt wird, und ausreichen, um einen Austritt der Aufschlämmung durch die Düsenöffnung mit hoher Geschwindigkeit zu bewirken. Er muß höher sein als der Druck in der besonderen Haltekammer unmittelbar hinter der Düse. Normalerweise beträgt der Dampfdruck etwa 5,6 bis 6,0 bar, der etwas über dem Dampfdruck liegende

W) Zuführungsdruck der Aufschlämmung etwa 6 bis 7 bar, der Austrittsdruck in die Kammer hinter der Düse etwa 5.3 bis 5,6 bar. Das Druckgefälle der Aufschlämmung in der Düse beträgt je nach den genannten anderen Drücken etwa 0,35 bis 1,05 bar, wobei 0,42 bis 0,7 bar die

b5 Regel sind.

Die Aufenthaltszeit der Aufschlämmung in der Düse wird auf weniger als eine Sekunde geschätzt. Die Düsenöffnung für die Aufschlämmung ist klein, sie

beträgt beispielsweise nur etwa 3,2 mm0, so daß die Feststoffe der Aufschlämmung während des Durch gangs einer intensiven dynamischen mechanischen Durcharbeitung unterliegen. Der Dampf vermischt sich dabei innig mit den Feststoffen in der ausgespritzten Aufschlämmung Die erforderliche Dampfmenge ist nicht groß; normalerweise wird durch sie der Feststoff gehalt der Aufschlämmung nur um etwa 1 bis 2 Gew.-% gesenkt.

Am günstigsten sind die Düsenöffnungen konzentrisch angeordnet, wobei die Aufschlämmung beispielsweise durch die mittlere öffnung ausgespritzt wird, während der Dampf aus einer umgebenden Ringöffnung austritt, die so orientiert ist, daß der austretende Strahl den aus der mittleren öffnung austretenden Strahl schneidet Aufschlämmung und Dampf können jedoch auch umgekehrt austreten. Ferner brauchen die nebcncinanderliegenden öffnungen nicht notwendigerweise konzentrisch angeordnet sein, um diese gegensci tige I inwirkung zu erreichen

Wenn die Aufschlämmung in eine geeignete, unter geringerem Druck stehende Auffangvorrichtung eingt · leitet wird, tritt eine plötzliche Druckentspannung ein Das führt zu einer Sofortverdampfung eines Teils der Feuchtigkeit unter Bildung von Wasserdampf, der mit unerwünschten chemischen Bestandteilen oder Stoffen unbekannter Zusammensetzung aus dem Sojaprodnki beladen ist Die Verdampfung bewirkt eine erhebliche AbWiltluiif der zurüi !(bleibenden Aufschlämmung (luft ti I riil/uf von Verdampfungswärme, so daß die (it samlzi.it, wählend der das Produkt eihölilcn 1uii|i( laUiren ausgesetzt ist. sehr kurz ist. Die I nid lining der Dämpfe führt zu einer Abtrennung de ι lirtci wiinschten Bcstandteile des Sojamaterials.

I wiur wird durch diese Behandlung das Proeltikl in dci Kegel vollständif sterilisiert. Bei bekannten Vd (aiii en treten bei erhöhten Temperaturen crhcblic Ik Schwierigkeiten auf, so daß die Sterilisicrunp nie vollständig oder zufriedenstellend ist. Infolge de ι er lit I)Iu-Ii erhöhten Tcmpeiatiiren und der giündlidun Diiiclimischung der Aufschlämmung mit dem liciLtt n I )amp( Ix i dem hier beschriebenen Verfahren isl jcdot Ii die Sw lilisicrung im wesentlichen vollständig.

Die Zone geringeren Druckes, in die die Aufscliläm iiiunp fclcitet wird, steht normalerweise unter atmosphärischem Druck, kann aber auch unter Untcrdruik, (I h unten Teilvakuum stehen. In dem einen wie in dem andcicn Fall müssen die Dämpfe sofort von dci Alisrlilämmung entfernt werden, am besten dutch Blasen eines I.uilslmms über die Aufschlämmung odci clinch ständiges Absaugen der Dämpfe. Die Dämpfe können getrennt kondensiert werden, und zwar so, daß eine einwandfreie Entfernung des Kondensats aus dem Bereich der gcsammelien Aufschlämmung gewährlci stel ist. In der Praxis kann die Aufschlämmung vom den (icgcndnick regelnden Austrittsvcntil direkt in einen zur Atmosphäre hin offenen Behälter gegeben werden, aus dem man die Dämpfe entweder freiwillig oder zwangsweise dirckl aus dci Aufschlämmung aufsteigen lallt und üic an einer Kondensation hindert, so daß kein KiitiiU-iivat in das l'rndiikl zurückfließen kann,

lim eine vollständige Abtrennung der Dämpfe von ili-r ('eieinigten Aufschlämmung zu gewährleisten und i'inrn Kijickfluß von Kondensat /u verhindern, müssen Aufschlämmung und Dampf unmittelbar nach dom Austritt, d h. sofort nach der Druckminderung, getrennt werden. Deshalb ist es unzweckmäßig, beide Medien hiniei dem Austriitsvenlil durch die Ecmcinsainc Leitung fließen zu lassen; wenn das trotzdem geschieht, sollte sie möglichst kurz sein.

Wie dargelegt, besteht eine Ausführungsform des Verfahrens in der mechanischen Freisetzung und thermisch-mechanischen Ablösung der unerwünschten Stoffe aus den Proteinmolikülbündeln zwecks anschließender Abtrennung sowie in dem Freilegen von Stellen am Proteinmolekül durch Verwendung eines Düsenkochers. Es ist jedoch auch denkbar, daß sich die intensive

ίο und heftige mechanische Behandlung zum Aufbrechen der Proteinbündel und Freilegen dieser Stoffe auch mit Hilfe anderer Vorrichtungen ausführen läßt, beispielsweise mit Hilfe der Scherwirkung von Hochdruckpumpen oder mit Hilfe einer Kolloidmühle, durch momentanes Erhitzen unter erhöhtem Druck vor der Druckminderung und Verdampfung oder durch die Kombination einer Scher- und Wärmebehandlung in anderen Vorrichtungen. Die Erwärmung Li Verbindung mit der mechanischen Durcharbeitung kann auch mit Hilfe anderer E inrichtungen erfolgen, beispielsweise mit Hilfe eines Durchflußrohrcs oder einer 'uhlange mit Heizzonen Bei einer solchen ϊ inrichtu-ig strömt die Auf schlämmung mit verhältnismäßig hoher Geschwindig keil durch ein verengtes Rohr, von dem eine Zone einer Wäimequclic ausgesetzt ist, beispielsweise einer Gasflamme. Zu anderen geeigneten Apparaten gehören solche, die nach dem Prinzip der Magnetostriktion, mit Hochfrequenzerwärmung und Umwälzung sowie mit elektrostatischer I.iwäimunf arbeiten und solche, die auf dem Prinzip der (Hu rsihallbe handlung beruhen, ferner Mcmbranvibraioicn und sogenannte Resojet-Rcsonanzflammapparate. Man konnte auch eine oder mehrere dieser Einrichtungen mit dem Strahlkochapparat kombinieren, um die mechanise he Durcharbeitung zu erhöhen.

Nachdem das Pi ok inmate rial für die enzymatischc Reaktion vorbuchet woiden isl. wird es auf eine Trmpeiaiui abrrkülilt.dk du Reaktion des Enzyms mit dem ΙΊ ot ein bc( ii ns lift Die jciiaue η Temper-iliir be din -

4(i ριιιΐ(·ι ii des Maleiials härife-n von dem jeweiligen Enzvm ab. mil don pcaibeitct vurd Im allgemeinen ist .ine Tompeiattn im Beteiili von 21 bis 6f>,5T zufriedenstellend Die Kühlung kann durch Vcrdamp fung und Expansion von Dämpfer, und Gasen bei einet Unterdriu klichandhing, durch Weiten der Aufschläm mung durch einen normalen Wäime-austauschrr oder in sonstiger Weise erfolgen. Falls notwendig, wird in dieser Verfahrensstufe der pll Wen dci Aufschlämmung eingestellt. Im allgemeinen leicht elic pH-Wert-Einstellung vor der Behandlung durch Wärme und Scherkräfte aus; wenn jedoch das jeweilige Enzym, mil dem gearbeitet wird, für eine einwandfreie Wirkung einen anderen pH-Wert erfordert, wird der pH-Wert vordem Zusatz des Enzyms eingestellt. Die für dieses Verfahren geeigneten Enzyme können ihre Wirkung über einen breiten pH-Bcriich ausüben; je nach dom verwendeten Enzym kann in einem Bereich von etwa pH 6 bir 10 gearbeitet ν erden. Am besten liegt der pH-Wert zwischen clv a 6 und 7.5; bei einem pH-Wert ve>n ü'oer

Wi etwa 7,5 kann das Protein einen seifigen Geschmack entwickeln Wenn die l'roteinaulschlämmung den gewünschten Tcnipcratui- und pHZustand hat. wild das Enzvm zudosiert, und die Reaktion beginnt Zahlieiche Pflanzen-, Bakterien· und Pilzenzyme haben

fc^r> sich liir das Verfahren geeignet et wiesen Ein Produkt aus Bacillus siimilis, das sowohl Protease- als auch Amylasocnzyme einhalt, hai sich als zufriedenstellend erwiesen; ebenso Papain. Bromelin. Ficin und Pilzpro·

tease. Das Enzym kann in einer bevorzugten Menge von 0.05 bis I.OCicw % des Protcinma le rials (Trockenbasis) zugesetzt werden, je nach den angewendeten Tempera türen und Reaktionszeiten, der Aktivität der Enzyme und dem gewünschten Hydrolysegrad (Die Enzymakti s viläl kann als die Menge I nzyrn definiert werden, die erforderlich ist. um eine Standardmenge Tyrosin aus Casein und Maltose aus Stärke unter Standardbcdingungen zu erzeugen ) Man kann auch mit Enzymmengen von mehr als 1,0% arbeiten, bei einigen Enzymen κι werden dann aber die K o.stcn zu hm h Bei Werten unter 0,05% kann bei einigen Enzymsystemen die enzymati sehe Reaktion zu langsam verlaufen

Die Reaktion der Enzyme mil dem Protcinmatcrial beginnt unmittelbar mit dem Zusetzen des Enzyms und is kann innerhalb von etwa 15 Sekunden bis zu '/? Stunden abgeschlossen werden I ine Zeit zwischen etwa 5 und 15 Minuten wird bevorzugt Die Protcinaufschläminung und das En/ymrcagcns werden normalerweise durch ein Hallesystem geleitet, beispielsweise einen Haltetank zn odci ein Ilaitcrohr, um den erforderlichen Zeitverzug fiii den vollständigen Ablauf der Reaktion zu gewinnen. Nach ausreichender Dauci dci enzymatischcn Reaktion wild sie beendet, indem die Aufschlämmung auf eine Temperatur erhitzt wild, die ausreicht, um die Enzyme v> zu inaktivieren. Temperaturen von über etwa 83 C genügen, um die I nzymc zu inaktivieren. Das Erhitzen kann durch Leiten des zur Reaktion gebrachten Materials durch einen Wärmeaustauscher, durch Wiederholung der Behandlung in dem Düsenkocher χι odci mil Hilfe der meisten bekannten I iwärmungsvci fahren erfolgen

Ein weiterer ungewöhnlicher und überraschender Vorteil des Enzymzusatzes zu der Prolciriaufschläm munp besteht in cinei erheblichen Verringerung der ιί Viskosität der Aufschlämmung llniniitelbai nach dem I.nzjmzusatz zu der Pi«itciiianfsi lilämiming fällt die Viskosität scharf ab Per plötzliche Viskosilätsabfall zeigt an. daß die gewünschte crizjmatischc Reaktion eintritt Darüber hinaus ist die geiingcie Viskosität des entstehenden Produktes ein Zeichen dafür, daß die Hydiolyse bzw. Pioieiiiinodifikation in dem gewünschten Ausmaß eingetreten ist. Die verringerte Viskosität der cnzjmbehandeltcn Schlämme ei leichtert die weitere Verarbeitung der Aufschlämmung Die behandelte *'< Aufschlämmung läßt sich leichter pumpen und verarbci-'cn. und die weitere Behandlung wird kostengünstiger, da die Pumpkosten gesenkt weiden und das Arbeiten mit einem höheren I cststoffgchalt erleichtert wird

Das erhaltene aufgcschlämmtc Produkt kann dann w direkt für Nahrungsmittel verwendet werden. Es ist ein ansprechendes Erzeugnis von heller Farbe. Wenn der pH-Wert vor der Behandlung innerhalb des angegebenen Bereiches lag. enthält die Aufschlämmung den größten Teil des Materials in teils gelöstem teils 5S dispcrgiertem kolloidalem Zustand, wobei keine Tendenz zum Absetzen besteht. Das Produkt kann aber auch getrocknet werden Das Trockenprodukt ist ausgezeichnet redispergicrbar und hat überlegene Kinsink-und Einrühreigenschaften. M)

Wenn die Aufschlämmung getrocknet wird, so geschieht das wegen des dabei entstehenden gleichmäßigen, feinen pulverförmigcn Produktes am besten durch Schnellverdampfungstrocknung. die außerdem den Vorteil der wirtschaftlichen kontinuierlichen Ar- ^s beitswcisc hat und zu ausgezeichneten Redispergierungseigcnschaften des Pulvers führt. Von den Schnellvcrdampfungstrocknungsverfahren wird normalerweise die Zerstäubungstrocknung angewendet. Das Produk kann auch gefriergetrocknet werden, doch ist die; kostspielig Wenn jedoch der Feststoffgehall dei Aufschlämmung über etwa 20% liegt, wird di( Zerstäubungstrocknung schwierig oder überhaupt un möglich Dann muß man mit anderen Trocknungsver fahren arbeiten, beispielsweise Trommellrocknung Plaltentrocknung oder dergleichen. Das derart gctrock ncte Produkt neigt jedoch dazu, etwas klumpig zu sein

Das getrocknete Pulver läßt sich dank seiner hoher Kcdispcrgicrbarkcit schnell und einfach zu ι im ι Suspension rehydratisieren, indem lediglich Wassci zugesetzt und umgerührt wird Das Produkt kann ir vielen Fällen als Ersatz für Molkereiprodukte, sogar füi Troekcnmagcrmilch, verwendet werden Das Pioduk hat normalerweise cine I insinkzahl von mindestens ; und einen l.intiihrfaktoi von mindestens 00% l)i( (icsamtdispcrgici barkeil des Produktes ist wegen de erhöhten Benetzbarkeit rechi noch, gewöhnlich übe etwa 90% bei einem aus isoliertem Protein hergestellter Produkt [UnDPI(DPI = Dispergicrbarkcitsindex) vor etwa 92.5 bis 97.5% ist typisch für ein isoliertes Protein das crfindiinpsgemäß hergestellt worden ist Diesi Dispcrgierbarkeit von Proteinmatcrialicn, die nicht ii reiner l'orm isoliert worden sind, wird durch da erfindungsgemäße Verfahren ebenfalls erheblich ver bessert, jcdoih kann die (icsamtdispcrgierbarkcit de behandelten unreinen Proteinmaterialicn unter Um ständen nicht so hoch sein wie die der isoliertei Proicininalerialien, die dem erfindungsgemäßen Vcr fahren unk ι zogen worden sind Das Produkt hat ι im ausgc7cichneti glatte Textur und ergibt ein ausgc zeich nclcs Mundgt fühl, es isl nicht körnig und schleimig Da Produkt bleibt gut suspendiert und neigt in wäßtige Suspension nicht dazu, sich am Boden des (Jcfäße abzusetzen

Folgende Beispiele veranschaulichen die Erfindung.

Beispiel 1

A. Sojabohnen werden geschroten und in Hocken form gebracht. Aus den !'locken wurde das öl mi Hexan extrahiert, so daß I locken erhalten wurden, dii als Sojabohnenmehl bezeichnet werden. Die l'lockei wurden in ein Wasserbad gegeben und mit einen alkalischen Reagens in I.cbcnsmitlelqualität. bcispiels weise Natriumhydroxid, versetzt, bis ein pH-Wert voi 10 erreicht war. Das Material wurde 30 Minutei extrahiert und dann abgeschleudert. Das Sojaprotein material wurde durch Zusatz von Salzsäure bis 7un Erreichen des isoelektrischen Punktes des Proteins be etwa pH 4.7 ausgefällt, der Niederschlag mit Wasse gewaschen und dann in Wasser zu einer wäßrigei Aufschlämmung mit 15 Gew.-% Feststoffen suspcn dien.

B. Der pH-Wert der Aufschlämmung wurde durcl Zusatz von Natriumbicarbonat auf 6,8 eingestellt.

C. Die Aufschlämmung wurde aus einem Düsenko eher unter einem Druck von 6 bar bei gleichzeitige F.inspritzung von Dampf mit einem Druck von 6,7 bar ii eine Druckhallekammer eingespritzt, die unter einer Druck von 5.3 bar stand. Durch den Dampf wurde di< Aufschlämmung in dem Düsenkocher auf eine Tempe ralur von I44^CC erhitzt. Nach 7 Sekunden wurdei aufeinanderfolgende Teile der erhitzten Aufschläm rnung plötzlich in einen Aufnahmebehälter abgegeber der unter atmosphärischem oder subatmosphärischer Druck stand, was zur Bildung von Entspannungsdamr führte, der mit unerwünschten Stoffen beladen wai

Durch die Verdampfung trat eine Abkühlung der Aufschlämmung ein. Die beladenen Dämpfe wurden von der gereinigten Aufschlämmung abgetrennt.

D. Als die Temperatur der Aufschlämmung 52°C erreichte (der pH-Wert des Materials lag bei 6,5) wurde der Aufschlämmung eine wällrige Lösung des F.n/yms aus Bacillus subtilis /ugeseut, die einen Feststoffgehalt von iUGew.-% und eine Caseinaktivität von 2,07 hatte. Das Enzym wurde in einer Menge von 0,15 Gew.-% des Proteins (Trockenbasis) zugesetzt. Die mit Enzym versetzte Aufschlämmung wurde 2 Minuten reagieren gelassen. Die Viskosität der Aufschlämmung nahm sofort nach dem Zusatz der Enzymlösung ab.

E. Die Reaktion der Enzyme wurde durch Wiederholung des Schrittes C, wobei das Enzym durch die Wärme inaktiviert wurde, beendet.

P. Die Aufschlämmung wurde in einem Zerstäubungstrockner auf einen Feuchtigkeitsgehalt von etwa 3 Ciew.-% getrocknet Die Dispergierbarkeit des erhaltenen Produktes betrug 97.5% DPI. Das Produkt hatte eine Einsinkzahl von 3,0 und einen Einrührfaktor von 70 Gew-%.

Beispiel 2

Die Schritte A und B des Beispiels I wurden wiederholt, wobei jedoch beim Schritt C die Aufschlämmung auf 127°C erhitzt, in der Haltekammer 15 Sekunden gehalten und unter einem Druck von etwa 035 bar in eine Vakuumkammer übergeführt wurde. Die Aufschlämmung wurde auf 55° C abgekühlt (der pH-Wert des Materials lag bei 6,5), und das Protein wurde mit Papain in einer Menge von 0,75 Gew.-% des Proteins 7 Minuten zur Reaktion gebracht. Die Schritte E und F aus Beispiel 1 wurden dann wiederholt Die Dispergierbarkeit des erhaltenen Produktes betrug 79,0% DPI. Das Produkt hatte eine Einsinkzahl von 1,5 und einen Einrührfaktor von 50 Gew.-%.

Beispiel 3

Der Schriit A des Beispiels 1 wurde wiederholt; beim Schritt B jedoch wurde der pH-Wert auf 6,9 eingestellt Beim Schritt C wurde die Aufschlämmung beim Durchgang durch den Düsenkocher auf eine Temperatur von 17TC erhitzt und 30 Sekunden unter Druck gehalten, ehe sie entleert wurde. Die Aufschlämmung wurde auf 52°C abgekühlt und auf einen pH-Wert von 63 eingestellt

Das Protein wurde 60 Sekunden lang mit einem Enzym aus Bacillus subtilis mit einer Aktivität von 1,0 bei einer Feststoffkonzentration von 0,43% zur Reaktion gebracht Die Schritte E und F des Beispiels 1 wurden wiederholt, wobei mit einer Temperatur von 823° C gearbeitet wurde, um das Enzym zu inaktivieren. Die Dispergierbarkeit des erhaltenen Produktes betrug 87,9% DPI. Das Produkt hatte eine Einsinkzahl von 2,0 und einen Einrührfaktor von 70 Gew.-%.

Beispiel 4

Die Schritte A und B des Beispiels 1 wurden wiederholt, wobei jedoch der pH-Wert beim Schritt B 7,1 betrug. Danach wurde die Aufschlämmung durch eine Hochdruckpumpe geleitet und einem Druck von einigen zehr, bar ausgesetzt. Anschließend wurde sie durch einen indirekten Vierschlangen-Wärmeaustauscher geleitet, schnell auf eine Temperatur von 153° C erwärmt und 30 Sekunden lang unter Druck gehalten. Sodann wurde die Aufschlämmung auf WC abgekühlt (der pH-Wert des Materials betrug 6,9), und das Protein wurde zwei Minuten mit dem Enzym aus Bacillus subtilis mit einer Aktivität von 1,0 bei einer Proteinfeststoff-

■> Konzentration von 0,3% zur Reaktion gebracht. Das Enzym wurde durch Erwärmen der Aufschlämmung auf 83"C gemäß Si hritt C des Beispiels 1 inaktiviert. Das Produkt wurde dann gefriergetrocknet. Die Dispergierbarkeit des erhaltenen Produktes betrug 90% DPI. Das

M) Produkt hatte eine Einsink/.ahl von 2,0 und einen Einrührfaktor von bOGew.-%.

Beispiel 5

)■> 50%iges lösungsmillelextrahiertes Sojabohnenmehl wurde mit Wasser zu einer wäßrigen Suspension aufgeschlämmt, die 15 Gew.-% Feststoffe enthielt. Das Sojabohnenmehl hatte eine Dispergierbarkeit von

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mung wurde behandelt, wie unter Schritt C im Beispiel 1 beschrieben, wobei jedoch das Material auf I55°C erhitzt und bis zur Druckentspannung 30 Sekunden unter Druck gehalten wurde. Die Aufschlämmung wurde auf 55°C abgekühlt: der pH-Wert der abgekühl ten Aufschlämmung betrug 6,7. Die abgekühlte Auf schlämmung wurde 7'/2 Minuten mit dem Enzym aus Bazillus subtilis mit einer Aktivität von 1,0 bei einer Feststoffkonzentration von 0,i6% zur Reaktion gebracht. Die Schritte E und F des Beispiels I wurden

Μ wiederholt, um das Enzym zu inaktivieren, wobei in dem Düsenkocher eine Temperatur von 155°C angewendet wurde. Die Dispergierbarkeit des Endprodukts betrug 833% DPI.

Beispiel 6

50%iges Fleisch- und Knochenmehl mit einem Proteingehalt von etwa 50 Gew.-% wurde mit Wasser zu einer wäßrigen Suspension aufgeschlämmt, die 15 Gew.-% Feststoffe enthielt. Das Fleisch- und Knochen mehl hatte eine Dispergierbarkeit von 83 DPI und einen pH-Wert von 6,9. Die Aufschlämmung wurde behandelt, wie unter Schritt C des Beispiels 1 beschrieben, wobei jedoch das Material auf 155° C erwärmt und bis zur Druckentspannung 30 Sekunden unter Druck gehalten wurde. Die Aufschlämmung wurde auf 155° C abgekühlt; der pH-Wert der abgekühlten Aufschlämmung betrug 6,7. Die abgekühlte Aufschlämmung wurde T/2 Minuten lang mit dem Enzym aus Bacillus subtilis mit einer Aktivität von 1,0 bei einer Feststoffkonzentration von 0,7% zur Reaktion gebracht Die Schritte E und F des Beispiels 1 wurden wiederholt, um das Enzym bei einer Temperatur von 155°C im Düsenkocher zu inaktivieren. Die Dispergierbarkeit des Endprodukts betrug 80,7% DPI.

Beispiel 7

50%iges lösungsmittelextrahiertes ErdnuBinehl wurde mit Wasser zu einer wäßrigen Suspension aufge schlämmt, die 15 Gew.-% Feststoffe enthielt. Das Erdnußmehl hatte eine Dispergierbarkeit von 47,5 DPI und einen pH-Wert von 6,9. Die Aufschlämmung wurde behandelt wie unter Schritt C des Beispiels 1 beschrieben., wobei jedoch das Material auf 155°C erwärmt und bis zur Druckentspannung 30 Sekunden unter Druck gehalter wurde. Die Aufschlämmung wurde auf 55°C abgekühlt, und der pH-Wert der

abgekühlten Aufschlämmung betrug b,7. Die abgekühlte Aufschlämmung wurde 7Vi Minuten lang mit dem aus Bacillus subtilis mit einer Aktivität von 1,0 bei einer Feststoffkonzentration von 0,3% zur Reaktion gebracht. Die Schritte E und F des Beispiels I wurden wiederholt, um das Enzym bei einer Temperatur von 155"C im Düsenkocher /u inaktivieren. Die Dispergierbarkeit des Endprodukts betrug 89,7% DPI.

Die funktioneilen Eigenschaften des nach dem Verfahren der Erfindung hergestellten Produktes umfassen die Fähigkeit, als Wasser· und Fettbindemittel in einer Suspension zu deren homogener Dispersion statt zur Trennung beizutragen. Das erleichtert seine Verwendung in vielen Produkten als direkter Ersatz für Molkereiprodukte. Es kann ferner als Nahrungsmittel von geringer Kalorienzahl bei hohem Proteingehalt dienen. Der Proteingehalt kann, je nachdem, ob andere Bestandteile wie Zucker, Fasern usw. zunächst abge-

werden, daß der Aufschlämmung abgemessene Mengen isoliertes Sojaprolein (etwa 90% oder mehr Protein) oder dergleichen zugesetzt werden, bevor die mechanische und thermische Behandlung ausgeführt wird.

Da das Produkt in Form einer flüssigen Suspension mit einer eßbaren Trägerflüssigkeit, beispielsweise 2ϊ Wasser, verwendet werden kann, das einen Teil des Proteins auflöst und den Rest in einer fcinverteilten Suspension hält, eignet es sich zur Herstellung proteinreicher Getränke verschiedenster Art, als flüssiger Proteinzusatz für Nahrungsmittel oder als )u Eindickungsmittel. Das Produkt kann auch in Pulveroder Flockenform als Mehl, als Zusatz zur Erhöhung des Proteingehalts von Nahrungsmitteln wie Spaghetti oder Makkaroni, als ein Eindickungsmittel für Nahrungsmittel und als Proteinzusatz für Fleisch oder künstliches J5 Fleisch verwendet werden. Es könnte auch als Grundbestandteil von Puddings, als Zusatz für Backwaren, wie Kuchen, Plätzchen und Brot eingesetzt werden. Das neue, in Pulverform vorliegende Produkt kann in eine Paste umgewandelt werden, die einen proteinreichen Nahrungsmittelaufstrich ausgewählter Geschmacksrichtungen bildet

Eine besonders wertvolle Eigenschaft des nach dem Verfahren der Erfindung erhaltenen Produkts ist seine hohe Benetzbarkeit und sein vorteilhaftes Einsink- und Einrijhrverhalten. Das Produkt wird an Hand einer Skala beurteilt, bei der

0 — kein Ein- oder Untersinken,

1 — geringes Einsinken (leicht trüb),

2 — mäßiges Einsinken,

3 — gutes Einsinken (trübe Lösung),

4 — überlegenes Einsinken (sehr trübe Lösung),

5 — ausgezeichnetes Einsinken (mindestens 50% des

Produktes sind untergesunken)

bedeuten. Bei der Prüfung werden 5 g des Produkts auf die Oberfläche von 200 ml Wasser von 30°C, das sich in einem 400-mi-Becherglas befindet, verteilt, und es wird die Menge Protein bestimmt, die nach einer Minute untergesunken ist. Nach dem Verfahren der Erfindung wird ein Produkt erhalten, das eine Einsinkzahl von mindestens etwa 2 und vorzugsweise mindestens etwa 3 hat. Nachdem die Lösung eine Minute gestanden hat, wird sie mit einem Löffel 30 Sekunden umgerührt, und danach wird der prozentuale Anteil des Produktes b5 bestimmt, der in die Lösung eingerührt worden ist Das erfindungsgemäß hergestellte Produkt hat einen Einrührfaktor von mindestens etwa 60%, vorzugsweise mindestens etwa 70%. Infolge der hohen Dispergierbarkeit und Benetzbarkeit des Produktes bleibt es in einer kalten, wäßrigen Flüssigkeit suspendiert und setzt sich nicht nennenswert ab. Dank dieser Eigenschaften — hohe Rinsinkzahl, hoher Einrührfaktor, hohe Disper gierbarkeit — eignet sich das Produkt hervorragend für die Herstellung zahlreicher Proteinprodukte, beispiels weise für proteinverstärkte Getränke, bei denen das Prolein vom Verbraucher mit einer kalten wäßrigen Grundflüssigkeit gemischt wird. Als Beispiel für ein solches Produkt sei ein Frühstücksgetränk angeführt, bei dem der Verbraucher den Proteinverstärker kalter Milch zusetzt und beide Materialien durch Umrühren miteinander vermischt. Bei diesen Produkten stellt das erfindungsgemäß hergestellte Zusatzprodukt dank cAinar s^s^szeichnsi^n !'ιϊγίΚ'!Τ!^ρ!!τ! ^^^n^^h^ft^n seiner überlegenen glatten Textur und seines guten Mundempfindens in der bereiteten Lösung einen überlegenen Proteinzusatz dar.

Beispiel 8

Ein 1 rühstücksgetränk kann beispielsweise dadurch hergestellt werden, daß man

22,44 Teile Saccharose

15,89 Teile Dextrose

15,39 Teile des nach Beispiel 1

hergestellten Materials

0,34 Teile Vanillearoma

0,20 Teile Salz

0,05 Teile Vanillin

0,05 Teile Maltol

in ein Gefäß gibt, zwei Minuten umrührt, während 1 Teil Propylenglykol in den Mixer gesprüht wird. Das Material wird weitere 15 Minuten gerührt, dann werden dem Mixer 44,64 Teile entfetteter Instant-Trockenmilch zugesetzt, und das Ganze wird drei Minuten gemischt. Man erhält ein ausgezeichnetes Instantan-Frühstücksgetränk. Wenn die vereinigten Komponenten mit 227 Gramm kalter Milch gemischt und umgerührt werden, werden die Feststoff-Bestandteile innerhalb von etwa 5 bis 10 Sekunden in der wäßrigen Phase dispergiert, und man erhält ein erfrischendes, nahrhaftes Getränk. Das dispergierte Material bleibt in der wäßrigen Phase, schwimmt nicht auf und setzt sich auch nicht aus der Dispersion ab.

Das Produkt der Erfindung kann auch in halb oder ganz gelierter Form vorliegen, die man für Desserte, Eindickungsmittel, Bonbons oder Kunstfrüchte der verschiedensten Art mit hohem Proteingehalt und geringer Kalorienzahl gut verwenden kann.

Zu weiteren Nahrungsmitteln, die aus dem Produkt selbst oder mit ihm als Zusatz hergestellt werden können, gehören Milchersatz zum Weißen von Kaffee, gesponnene Proteinfasern, Speiseeis oder Kunstspeiseeis, Bonbons, Tortenböden, Cracker, Schokolade, Butter und ölmargarine, Appetithappen, Appetitchips, Soßen, z. B. weiße Soßen, Käsesoßen und Hollandaise, Fleischstreckmittel, beispielsweise für Würste, Tortenfüllungen, gefrorene Desserts, Sahneverzierungen und Marshmal-Ic-, s.

Claims

Patentansprüche;

1. Verfahren zur Herstellung eines Pflanzenproteinproduktes mit hoher Dispergierbarkeit in Wasser, verbesserter Textur und verbessertem Mundgefühl bei der Verwendung als Nahrungsmittel, bei dem eine wäßrige Aufschlämmung eines Pflanzenproteinmaterials mit einem Feststoffgehalt von etwa 3 bis 30 Gew.-% und einem pH-Wert zwischen etwa 5,7 und 7,5 auf eine Temperatur zwischen etwa 104 und 205° C erhitzt, dabei unter Strömungsbedingungen dynamisch durchgearbeitet und dann verringertem Druck ausgesetzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das so behandelte Proteinmaterial mit einem proteolytische und amylolytische Aktivität aufweisenden Enzym oder mit einem Gemisch aus einem proteolytischen und einem amylolytischen Enzym zur Modifizierung des Proteinmaterials zur Reaktion gebracht hierauf zur Inaktivierung des Enzyms erwärmt und zu einem Pulver getrocknet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Enzym oder Enzymgemisch in einer Menge zwischen etwa 0,05 und 1,0 Gew.-%, bezogen auf das Protein als Trockensubstanz, eingesetzt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet daß das Proteinmaterial während einer Zeitspanne von etwa 15 Sekunden bis etwa 30 Minuten mit dem Enzym oder Enzymgemisch zur Reaktion gebracht wird.