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Impressum
Aufklärung der Texturierungsmechanismen bei der Nassextrusion von Soja- und Erbsenprotein unter besonderer Berücksichtigung biothermofluiddynamischer und proteinchemischer Aspekte auf Basis experimenteller und numerischer Untersuchungen
Projekt
Förderkennzeichen: AiF 18727 N
Laufzeit: 01.01.2015
- 31.12.2018
Fördersumme: 690.590 Euro
Forschungszweck: Angewandte Forschung
Die steigende Nachfrage nach Nahrungsproteinen infolge der wachsenden Weltbevölkerung und ver-änderter Ernährungsgewohnheiten erfordert neue lebensmitteltechnologische Konzepte für eine Deckung des nationalen und internationalen Bedarfs. Hierfür stellt der Einsatz pflanzlicher Proteine aus ökologischer und ernährungsphysio-logischer Sicht eine sinnvolle Alternative zu tieri-schem Protein dar. Die Herstellung von Textura-ten auf Basis einheimischer Hülsenfrüchte kann einen Beitrag zur Erhöhung des Anteils an pflanzlichem Protein in der Ernährung leisten und stellt eine ökonomisch und ökologisch angemessene Alternative zu sojabasierten Produkten dar. Zur Erzeugung pflanzlicher Fleischanaloge bietet besonders die High-Moisture-Extrusion erhebli-ches Potential, das jedoch bisher aufgrund der Sensibilität des Prozesses gegenüber veränderli-chen Rohstoffqualitäten und Prozessparametern nicht voll ausgeschöpft werden kann. Die Me-chanismen der Prozess-Produkt-Wechselwirkun-gen sind weitgehend unbekannt, für eine gezielte Gestaltung und reproduzierbare Produktion fleischanaloger Produkte fehlen Kenntnisse zu den relevanten Wechselwirkungen. Ziel des Forschungsvorhabens ist die Untersu-chung der Korrelationen zwischen Rohstoffeigen-schaften, Prozessführung und Struktur der Textu-rate. Ein besonderer Fokus liegt dabei auf der Belastungshistorie im Schneckenbereich des Extruders und dem Strömungsverhalten in der Kühldüse, da hier die Verfestigung und Struktur-bildung des Texturates erfolgt. Das Projekt stützt sich zur Untersuchung dieser Vorgänge auf expe-rimentelle Untersuchungen, eine inverse Modellie-rung und numerische Simulation. Fragestellungen zum Strömungsprofil, der Rheologie der extru-dierten Masse und zur Strukturbildung stehen im Vordergrund. Fleischanaloge Produkte stellen ein Marktseg-ment mit starkem Zuwachs dar (30 % p.a. bei vegetarischen Teilfertigprodukten zwischen 2008 und 2012). Viele dieser Produkte werden auf Sojabasis in Extrusionsprozessen hergestellt, jedoch gewinnt Erbsenprotein als regionales Aus-gangsmaterial zunehmend an Bedeutung. Die Entwicklung neuer Produkte erfordert bislang zeit- und kostenaufwändige Trial-and-Error- Verfahren, um die Eignung eines Rohstoffes bzw. die notwendigen Prozessparameter zu identifizie-ren; zudem ist die Qualität der Texturate sehr variabel.
Für die Einführung und reproduzierbare Produkti-on hochwertiger Produkte ist es daher gerade für kleinere Unternehmen von Bedeutung, die Ein-flussgrößen auf den Herstellungsprozess und die Bedeutung der Rohstoffeigenschaften im Detail zu verstehen. Gleichzeitig eröffnet die Kenntnis gezielter Anforderungsprofile Herstellern von Rohstoffen (z. B. Proteinkonzentrate) die Option, maßgeschneiderte Materialien zu entwickeln, um einen entsprechend hochpreisigen Absatzmarkt zu bedienen. Die Kenntnis der Strömungs- und Verfestigungsvorgänge in der Kühldüse bietet darüber hinaus Herstellern von Extrudern und Peripheriegeräten die Möglichkeit, die thermody-namisch bedingte Limitierung des Durchsatzes von 160 kg/h bei der High-Moisture-Extrusion konstruktiv zu überwinden.
Abschnittsübersicht
Fachgebiete
- Ernährungsphysiologie
- Verfahrenstechnik Lebensmittel
Ausführende Einrichtung
Mitwirkende Einrichtungen
- Institut für Bio- und Lebensmitteltechnik Teilinstitut I: Lebensmittelverfahrenstechnik (LVT)
- Institut für Lebensmitteltechnologie und Lebensmittelchemie
- Deutsches Institut für Lebensmitteltechnik e.V. (DIL)
- Gemeinschaft zur Förderung von Pflanzeninnovation e.V. (GFPi)
- Verband Deutscher Maschinen- und Anlagenbau e.V. (VDMA)
- Verband der deutschen Getreideverarbeiter und Stärkehersteller e.V. (VDGS)
- ENTEX Rust & Mitschke GmbH
