Extrusion und Analytik als Schlüsselfaktoren für die erfolgreiche Produktentwicklung von plant-based Food

Der Trend: Pflanzliche Lebensmittel

Immer mehr Menschen entscheiden sich aus unterschiedlichsten Gründen für pflanzenbasierte Ernährung: Sie versprechen sich gesundheitliche Vorteile, aus Umweltbewusstsein, im Sinne des Tierwohls oder auch aus ethischen Überlegungen. Entsprechend der hohen Nachfrage werden pflanzenbasierte Alternativen zu Fleisch, Milchprodukten, Eiern und anderen tierischen Produkten immer vielfältiger und sind mittlerweile in vielen Supermärkten und Restaurants erhältlich.

Für qualitativ hochwertige Produkte sind die Charakterisierung der Rohstoffeigenschaften sowie eine umfassende Kenntnis der Verarbeitungsprozesse der Fleischersatzprodukte unerlässlich. Durch eine Rohstoffanalyse können Hersteller sicherstellen, dass ihre Produkte die erforderlichen Eigenschaften aufweisen, um die Herstellung von hochwertigen und sicheren Lebensmitteln zu unterstützen.

Wie Sie die idealen Eigenschaften der pflanzlichen Rohstoffe bestimmen

Pflanzliche Rohstoffe haben eine Vielzahl an Eigenschaften wie Geschmack, Aroma, Textur, Nährstoffgehalt und Haltbarkeit, die ihre Qualität und Eignung für die Lebensmittelherstellung beeinflussen können.

Für die Herstellung von Fleischanaloga kommt in der Regel das Nassextrusionsverfahren (High-Moisture-Extrusion) zum Einsatz. Dabei wird die Proteinmasse mit Zusatzstoffen und Wasser zunächst in einem Doppelschneckenextruder aufgeheizt und durch rotierenden Schnecken mechanisch beansprucht (geschert). Bei erhöhter Temperatur findet eine Denaturierung der Proteine sowie eine Verkleisterung stärkehaltiger Zusatzstoffe statt. Anschließend wird die Masse durch eine Kühldüse gedrückt. So entsteht eine fleischartige, faserähnliche Textur.

Um ein optimales Ergebnis zu erzielen, müssen viele Prozessparameter ineinandergreifen, die für jede neue Rezeptur neu abgestimmt werden müssen. Dazu zählen Energieeintrag (thermisch und mechanisch), die Geometrie der Schnecken, die Schneckendrehzahl, die Düsengeometrie sowie die Konsistenz der teigartigen Masse. Der geeignete Temperaturbereich lässt sich mittels dynamischer Differenzkalorimetrie (engl. Differential Scanning Calorimetry, DSC) abschätzen, die Aufschluss über die Temperatur gibt, bei der sich die knäuelartige Struktur des Proteins auffaltet (Denaturierung). Informationen über die Viskosität und die viskoelastischen Eigenschaften des Extrudats erhält man mittels Rheometrie. 

BRABENDER und NETZSCH wissen, wie es funktioniert

Die Kooperation von Brabender und NETZSCH besteht seit mehreren Jahren. So wurden bereits gemeinsame Seminare zur Charakterisierung von Gummi und Elastomeren durchgeführt. Auch im Bereich plant-based Food bieten beide Firmen zusammen ein breites Portfolio zu Extrusion, thermischer Analyse und Rheologie, um den Herausforderungen und Trends der Nahrungsmittelindustrie begegnen zu können:

Die Brabender GmbH & Co. KG ist ein Gerätehersteller von mess- und verfahrenstechnischen Lösungen für die Prüfung der Qualität verschiedener Rohmaterialien sowie für die Entwicklung und Optimierung von Produkten, Rezepturen, Methoden und Prozessen. Das Unternehmen bietet ein breites Spektrum an modularen und kompakten Produktlösungen für die Rheologie und die Extrusion im Labormaßstab sowie anwendungstechnischer Beratung und Expertise. Unter den Geräten sind beispielsweise Labormühlen, Extruder für den Einsatz im Labor und Technikum, Lösungen zur Viskositätsmessung sowie speziell auf den Bäckereibedarf ausgerichtete Messgeräte.

Die NETZSCH-Gerätebau GmbH ist weltweit führend in einem Hightech-Nischenbereich mit Messgeräten für die thermische Analyse und Rheologie. Die Geräte werden in Labors und Produktionsstätten zur Untersuchung von Rohstoffen bis hin zu fertigen Produkten im Rahmen von Forschung und Entwicklung sowie Qualitätssicherung eingesetzt. Im Bereich pflanzenbasierter Lebensmittel nutzen wir thermische Analysemethoden wie z. B. die dynamische Differenzkalorimetrie (DSC) und die Thermogravimetrie (TG) zur Charakterisierung der Rohstoffeigenschaften wie Denaturierungstemperatur, Verkleisterungstemperatur (DSC) oder Feuchtegehalt (TG). Mit unseren Rheometern werden Viskosität sowie viskoelastische Eigenschaften der Fleischersatzprodukte bestimmt.