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Title:
FOAMED, DOUGH-BASED FOOD AND APPARATUS AND METHOD FOR PRODUCTION THEREOF AND USE OF THE APPARATUS
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2017/081271
Kind Code:
A1
Abstract:
In a method and apparatus for production of a foamed, dough-based food product, especially snack products or baked snacks, according to any of the above claims, comprising the method steps of: a) providing a food product matrix to be foamed, comprising a proportion by weight of a starch-containing raw material (R) and a proportion by weight of water (W), b) introducing a gas that has been dissolved or is to be dissolved into the food product matrix to be foamed, c) dissolving the gas under pressure in the food product matrix to be foamed, d) forming gas bubbles by expansion and increasing the volume with a resulting reduction in density of the dough as a result of bubble growth for formation of a foamed food product matrix of the food product to be produced, e) stabilizing the foam of the foamed food product matrix, a process or apparatus for production of a foamed, dough-based food product is to be provided, which places lower demands on equipment and maintenance in production. This is achieved in that, in method step b) and/or method step c), gas is introduced into and dissolved in the aqueous component of the food product matrix to be foamed in a subcritical state below the critical point and at a pressure of 10 bar ≤ p < critical pressure of the gas. A foamed, dough-based and gluten-free food product is also claimed, as is the use of the apparatus.

Inventors:
LAMMERS, Volker (Zollikerstrasse 191, 8008 Zürich, 8008, CH)
WINDHAB, Erich (Bürglerstrasse 22, 8261 Hemishofen, 8261, CH)
Application Number:
EP2016/077462
Publication Date:
May 18, 2017
Filing Date:
November 11, 2016
Export Citation:
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Assignee:
EIDGENÖSSISCHE TECHNISCHE HOCHSCHULE ZÜRICH (Rämistrasse 101/ETH Transfer, 8092 Zürich, 8092, CH)
ROLAND MURTEN AG (Freiburgstrasse 49, 3280 Murten, 3280, CH)
International Classes:
A21D8/02; A21C1/00; A21C11/20; A21D13/00; A21D13/06; A23L7/178; A23P30/20; A23P30/34
Domestic Patent References:
WO2015180706A22015-12-03
Foreign References:
US5549922A1996-08-27
US6207214B12001-03-27
US0048534A1865-07-04
US5417992A1995-05-23
US5120559A1992-06-09
Other References:
A.H. MASSEY ET AL: "Air Inclusion Into a Model Cake Batter Using a Pressure Whisk: Development of Gas Hold-up and Bubble Size Distribution", JOURNAL OF FOOD SCIENCE, vol. 66, no. 8, 28 October 2001 (2001-10-28), US, pages 1152 - 1157, XP055326640, ISSN: 0022-1147, DOI: 10.1111/j.1365-2621.2001.tb16097.x
DANA ELGETI ET AL: "Strategies for the aeration of gluten-free bread - A review", TRENDS IN FOOD SCIENCE AND TECHNOLOGY, vol. 46, no. 1, 1 November 2015 (2015-11-01), GB, pages 75 - 84, XP055326605, ISSN: 0924-2244, DOI: 10.1016/j.tifs.2015.07.010
Attorney, Agent or Firm:
SCHNEIDER FELDMANN AG (Beethovenstrasse 49, 8027 Zürich, 8027, CH)
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Claims:
Patentansprüche :

1. Verfahren zur Herstellung eines aufgeschäumten, teigbasierten Lebensmittelprodukts, insbesondere Snackprodukte bzw. Snack- Backwaren, umfassend die Verfahrensschritte:

a) Bereitsstellung einer aufzuschäumenden Lebensmittelpro¬ duktmatrix umfassend einen Gewichtsanteil eines Stärke enthaltenden Rohstoffs (R) sowie einen Gewichtsanteil Was¬ ser (W) ,

b) Einbringen eines zu lösenden oder gelösten Gases in die aufzuschäumende Lebensmittelproduktmatrix,

c) Lösen des Gases oder Einbringen des gelösten Gases unter Druck im wässrigen Anteil der aufzuschäumenden Lebensmit- telproduktmatrix,

d) Gasblasenbildung durch Druckentspannung und Volumenver- grösserung mit resultierender Dichtereduzierung des Teigs durch Blasenwachstum zur Bildung einer aufgeschäumten Le¬ bensmittelproduktmatrix des herzustellenden Lebensmittel¬ produkts,

e) Schaumstabilisierung der aufgeschäumten Lebensmittelpro- duktmatrix

dadurch gekennzeichnet, dass

in Verfahrensschritt b) und / oder Verfahrensschritt c) Gas in einem subkritischen Zustand unter dem kritischen Punkt bei einem Druck von lObar < p < kritischer Druck des Gases eingebracht und gelöst wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, dass

in Verfahrensschritt e) die Schaumstabilisierung der aufge- schäumten Lebensmittelmatrix durch hitzeinduzierte Verfesti¬ gung erzielt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass

in Verfahrensschritt b) und / oder c) als Gas Kohlenstoffdi- oxid (CO2) oder Lachgas (N20) jeweils in ihrem subkritischen Zustand eingebracht wird.

Verfahren nach Anspruch 3,

dadurch gekennzeichnet, dass

in Verfahrensschritt b) und c) bei Kohlenstoffdioxid (CO2) als subkritisches Gas Drücke von 25 -S p -S 65bar und eine Tempera¬ tur von < 31°C vorliegen.

Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4 zur Herstellung eine Lebensmittelprodukts, umfassend

zumindest eine zur Teigbereitung geeignete Einrichtung zur Herstellung einer aufzuschäumenden, teigbasierten Lebensmit¬ telproduktmatrix sowie eine Zufuhreinrichtung (15) zur Zufuhr eines Gases in die aufzuschäumende, teigbasierte Lebensmit- telproduktmatrix,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Vorrichtung derart ausgestaltet, dass Gas in einem sub¬ kritischen Zustand unter dem kritischen Punkt bei einem Druck von lObar < p < kritischer Druck des Gases in den wässrigen Anteil der aufzuschäumenden Lebensmittelmatrix mittels der Zufuhreinrichtung (15) einbringbar ist und ein Lösen des ein¬ gebrachten Gases in einem subkritischen Zustand unter dem kritischen Punkt bei einem Druck von lObar < p < kritischer Druck des Gases in der Vorrichtung einstellbar ist zum Erhalt eines aufgeschäumten, teigbasierten Lebensmittelprodukts.

Vorrichtung nach Anspruch 5,

dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung einen Extruder als Einrichtung zur Teigbe¬ reitung umfasst durch Durchführung der Verfahrensschritte a) bis e) zur Erzielung eines kontinuierlichen Herstel¬ lungsprozesses .

7. Vorrichtung nach Anspruch 6,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Vorrichtung eine Zufuhreinrichtung (5) zur Zufuhr eines

Stärke enthaltenden Rohstoffs in den Extruder (3) ;

eine der Zufuhreinrichtung (5) in Prozessrichtung (P) des

Extruders (3) nachgeschaltete Zufuhreinrichtung (10) zur

Zufuhr von Flüssigkeit, insbesondere Wasser; sowie

der Zufuhreinrichtung (10) in Prozessrichtung nachgeschaltet die Zufuhreinrichtung (15) umfasst.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 oder 7,

dadurch gekennzeichnet, dass

der Extruder ein gleichsinnig oder gegensinnig ausgestalteter Doppelschneckenextruder ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 5,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Vorrichtung einen druckdicht verschliessbaren Behälter als Einrichtung zur Teigbereitung umfasst, wobei in einem für den Austritt der teigbasierten Lebensmittelproduktmatrix be¬ stimmten Austrittsbereich des druckdicht verschliessbaren Be¬ hälters eine Entspannungsdüse angeordnet ist zur Erzielung einer Druckentspannung und damit zur Bildung einer aufge¬ schäumten, teigbasierten Lebensmittelproduktmatrix.

10. Aufgeschäumtes, teigbasiertes und gluteinfreies Lebensmittel¬ produkt, insbesondere glutenfreie Dauerbackwaren wie Snack- produkte bzw. Snack-Backwaren oder glutenfreie Frischbackwa¬ ren, hergestellt mittels eines Verfahrens nach einem der An- Spruche 1 bis 4 und einer Vorrichtung nach einem der Ansprü¬ che 5 bis 9,

umfassend einen Gewichtsanteil eines Stärke enthaltenden Roh Stoffs, sowie einen Gewichtsanteil Wasser zur Bildung einer aufzuschäumenden Lebensmittelproduktmatrix .

Lebensmittelprodukt nach Anspruch 10,

dadurch gekennzeichnet, dass

die aufzuschäumende, teigbasierte Lebensmittelproduktmatrix hefefrei ist.

Lebensmittelprodukt nach Anspruch 10 oder 11,

dadurch gekennzeichnet, dass

das Lebensmittelprodukt eine Porung mit mittleren Dichten < 0.5 g/cm3 für Dauerbackwaren und ^ 0.3 g/cm3 für Frischbackwa ren aufweise.

Lebensmittelprodukt nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass

das Lebensmittelprodukt eine Porung mit mittleren Blasen¬ durchmessern für Dauerbackwaren von x50,3 ^ 0.5 mm und von x50,3 ^ 3mm für Frischbackwaren aufweist.

Verwendung einer Vorrichtung nach einem der Patentansprüche bis 9 zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Pa¬ tentansprüche 1 bis 4 zur Erzielung einer aufgeschäumten, teigbasierten, insbesondere glutenfreien, Lebensmittelpro¬ dukts .

Verwendung nach Patentanspruch 14,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Vorrichtung einen druckdicht verschliessbaren Behälter als Einrichtung zur Teigbereitung, insbesondere einen Rahm¬ bläser, umfasst, wobei in einem für den Austritt der teigba¬ sierten Lebensmittelproduktmatrix bestimmten Austrittsbereich des druckdicht verschliessbaren Behälters eine Entspannungs¬ düse angeordnet ist zur Erzielung einer Druckentspannung und damit zur Bildung einer aufgeschäumten, teigbasierten Lebens¬ mittelproduktmatrix .

Description:
AUFGESCHÄUMTES, TEIGBASIERTES LEBENSMITTEL SOWIE VORRICHTUNG UND VERFAHREN ZU SEINER HERSTELLUNG UND VERWENDUNG DER VORRICHTUNG

Technisches Gebiet :

Die vorliegende Erfindung betrifft aufgeschäumte, teigbasierte Lebensmittelprodukte sowie Verfahren und Vorrichtungen zur Er ¬ zeugung der teigbasierten Lebensmittelprodukte. Die erfindungsgemässen aufgeschäumten teigbasierte Lebensmittel ¬ produkte können Gluten beinhalten, betreffen jedoch insbesondere glutenfreie Frischbackwaren und Dauerbackwaren.

Stand der Technik:

Traditionell wird die Herstellung von Backwaren in die Verarbei ¬ tungsschritte Teigbereitung, Teiglockerung und Backen einge ¬ teilt.

Bei der Herstellung von Frischbackwaren auf Basis glutenbeinhal- tender Getreideerzeugnisse (Weizen, Roggen) treten bekanntermas- sen während des Knetvorgangs die Teigkomponenten Mehl, Wasser, Hefe bzw. Mikroorganismen und Salz in Wechselwirkung miteinander und bilden das dreidimensionale Glutennet zwerk aus. Die Locke ¬ rung der Teige erfolgt meist biologisch-biochemisch durch hefe- induzierte Gasbildung und gibt dem Teig die gewünschte Flüssig ¬ keit-Gas-Feststoff-Struktur. Die Gashalteeigenschaften des Teigs sind auf das Glutennet zwerk zurückzuführen und verleihen dem Ge ¬ bäck die charakteristische Krumenstruktur und einen schmackhaf ¬ ten sensorischen Gesamteindruck. Beim Backen erfolgt eine ther- mische Zustandsänderung der Inhaltsstoffe und eine Umwandlung des Teigs zu einem Gebäck aus Krume und Kruste. Das optimale Volumen von Gebacken ist abhängig von Gleichge ¬ wichtsbedingungen zwischen Gasbildungsintensität und Gashalte ¬ vermögen . Da bei glutenfreien Backwaren das sogenannte Klebernetzwerk fehlt, ist auch das Vermögen dieser Teige gebildetes Gas zu hal ¬ ten deutlich verringert. Während der Fermentation geht gebilde ¬ tes Gas verloren und/ oder führt zu einer Vergröberung der Bla ¬ senstruktur beziehungsweise Porung durch Koaleszenz. Für das fertige Gebäck resultieren daraus nachteilige Qualitätsmerkmale wie ein reduziertes Backvolumen, eine dichte und feste Struktur, sowie ein unappetitliches Erscheinungsbild. Die Schwierigkeit bei der Entwicklung glutenfreier Backwaren besteht zusammenfas ¬ send darin, ein hohes Gebäckvolumen in Kombination mit einer soften Textur und einer feinen Porenstruktur zu erzeugen.

Bisherige bekannte Strategien zur Optimierung von glutenfreien Backwaren konzentrieren sich auf formulierungstechnologische Massnahmen einen möglichst gleichwertigen Proteinersatz zu fin- den. Rezepturen zur Herstellung glutenfreier Backwaren basieren oftmals auf Stärke enthaltenden Rohstoffen wie Reismehl und ver ¬ schiedenen Stärkearten. Aufgrund der verminderten Backfähigkeit dieser Komponenten ist häufig noch ein erhöhter Einsatz von Emulgatoren, Hydrokolloiden und anderen Zusatzstoffen notwendig. Die Forschungsanstrengungen haben zu Textur- und Strukturverbes ¬ serungen geführt, ohne aber die Funktionalität des Glutens voll ¬ ständig kompensieren zu können. Der Erfolg rein rezeptorientie ¬ render Verbesserungsmassnahmen ist aufgrund der fundamental un ¬ terschiedlichen Materialeigenschaften von glutenbeinhaltenden und glutenfreien Teigen limitiert. Aus dieser Sicht ist auch das Festhalten an den traditionellen Verarbeitungsschritten, insbe ¬ sondere der Teiglockerung nicht sinnvoll. Neben der klassischen Hefelockerung sind im Bereich der Frisch ¬ backwaren auch Lockerungen mit Sauerteig oder Backtriebmitteln weit verbreitet. Bei Blätterteiggebäcken hingegen spricht man von einer physikalischen Lockerung, da die gelockerte Poren- struktur durch verdampfendes Wasser während des Backvorgangs entsteht .

Als weitere Methode zur Lockerung von Backwaren sei das direkte Einschlagen bzw. Einarbeiten von Gasen in teigartige Massen ge- nannt . Dieses Verfahren findet mehrheitlich Anwendung bei nied ¬ rigviskosen Teig- bzw. Biskuitmassen auf Basis einer Mischung aus Eischnee, Eigelb, Zucker und Mehl, wobei die Mehlkomponenten eine untergeordnete Rolle spielen. Für die Herstellung von Frischbackwaren ist diese Methode aufgrund der höheren Teigvis- kosität nicht geeignet.

Über die genannten traditionellen Lockerungsarten hinaus lassen sich in der Patent- und wissenschaftlichen Literatur weitere Me ¬ thoden zur Lockerung von Teigen finden. Diese sind allerdings ebenfalls mehrheitlich auf glutenbeinhaltende Teigsysteme ausge ¬ legt und setzen demnach eine erhöhte Gashaltefähigkeit voraus.

Erste Bestrebungen Teige aufzuschäumen basierten auf der Idee, lange Fermentationszeiten zu vermeiden, um so den Herstellungs- prozess effizienter zu gestalten. Durch direktes Einarbeiten von Gas in den Teig sollte die langandauernde Gasbildung durch Hefe überflüssig werden. Bereits 1865 wurde ein Patent (US 48,534) erteilt, das die Teigherstellung in einem geschlossenen Knetkes ¬ sel vorsieht, in dem Kohlensäure oder ein anderes Gas unter ho- hem Druck in einen Teig eingearbeitet wird. Mit anderen Worten wird das in diesem bekannten Herstellungsprozess verwendete Gas in den Teig dispergiert beziehungsweise möglichst fein verteilt. Eine nachgeschaltete Entspannung sorgt für eine Ausdehnung der Gase und eine Volumenvergrösserung des Teigs. Die Entspannung lässt sich jedoch anhand dieses bekannten Herstellungsprozesses nur schwer kontrollieren beziehungsweise steuern, was gerade bei Teigen mit niedriger Gashaltefähigkeit nachteilig ist.

Der Grundgedanke, Teige unter Druck oder Vakuum zu kneten, wurde weitergeführt, da vorteilhaft neben dem Volumen auch die Grösse und Verteilung der Gasblasen und somit die spätere Porenstruktur im Gebäck beeinflusst wird.

Eine gezielte Steuerung der Gasblasenverteilung im Teig und der Krumenstruktur wurde 1961 in England durch eine neue Kneterent ¬ wicklung forciert. Im sogenannten Chorleywood-Verfahren werden die Teigkomponenten unter einem partiellen Vakuum in einem Kne- ter miteinander vermischt. Damit kann die Struktur hin zu einer feineren Porung im Gebäck gezielt beeinflusst werden.

Im Bereich der kontinuierlichen Prozesse sind Erfindungen basie ¬ rend auf Extrusionstechnologie bekannt. In Patent US 5,417,992 (Rizvi) wird ein Extrusionsverfahren beschrieben, bei dem über ¬ kritisches Kohlenstoffdioxid (C0 2 ) in eine Teigmatrix eingemischt beziehungsweise injiziert wird, worauf das verwendete Kohlen ¬ stoffdioxid (CO 2 ) unter Druck im wässrigen Anteil der Teigmatrix gelöst vorliegt. Für den überkritischen Zustand von Kohlenstoff- dioxid (CO 2 ) sind Drücke >73.75 bar und Temperaturen > 30.98 °C notwendig .

Aus US 5,120,559 (Rizvi) ist ebenfalls ein Extrusionsverfahren bekannt, bei welchem Kohlenstoffdioxid (CO 2 ) als überkritisches Fluid unter Druck in eine sich im Extruder befindende glutenbe- inhaltende Teigmatrix injiziert wird. Bei überkritischen Fluiden verschwindet die Phasengrenze zwi ¬ schen flüssigem und gasförmigem Zustand. Das Fluid nimmt die Dichte der Flüssigkeit und die Viskosität des Gases an. Diese Kombination sorgt für ein hohes Lösevermögen und ein vollständi ¬ ges Verschwinden bei Druckminderung. Der Nachteil beim Einsatz eines überkritischen Fluids und den resultierenden extremen Pro ¬ zessbedingungen liegt in der Wahl eines geeigneten, möglichst verschleissarmen Equipments und des dennoch hohen Wartungsauf ¬ wands .

Alle genannten Verfahren beziehen sich vornehmlich auf glutenbe- inhaltende Teigsysteme. Es wird dabei vorausgesetzt, dass die Teige vergleichbare Materialeigenschaften wie glutenbeinhaltende Teige haben (rheologisches Verhalten, Festigkeit) und ein hohes Gashaltevermögen besitzen. Bisher ist somit nachteilig aus dem Stand der Technik keine explizite Anwendung bekannt, welche auch für teigbasierte Lebensmittelprodukt mit niedrigem Gashaltever ¬ mögen wie beispielsweise glutenfreie Teige eine wünschenswerte Porung gewährleisten.

Darstellung der Erfindung:

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein aufgeschäum ¬ tes, teigbasiertes Lebensmittelprodukt basierend auf gluten- freien Pulverkomponenten und / oder Mehlkomponenten und Flüssig ¬ keit, insbesondere Wasser, sowie eine Vorrichtung und ein Ver ¬ fahren zur reproduzierbaren Herstellung des aufgeschäumten, teigbasierten Lebensmittelprodukts bereitzustellen, der die be ¬ schriebenen Nachteile von konventionell hergestelltem/ gelocker ¬ tem Teig überwindet und geeignet ist für Backwaren, die unabhän ¬ gig vom Gashaltevermögen hohen Anforderungen an Volumen, Ausse ¬ hen und Struktur genügen und insbesondere bei der Herstellung geringere Anforderungen an das Equipment und die Wartung stel ¬ len . Diese Aufgaben erfüllt ein teigbasiertes Lebensmittelprodukt so ¬ wie eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Herstellung des er- findungsgemässen, teigbasierten Lebensmittelprodukts mit den Merkmalen der Patentansprüche 1, 5 und 9.

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines aufgeschäumten, teigbasierten Lebensmittelprodukts, wobei die Schaumstruktur der Teige über einen neuartigen Aufschäumpro- zess hergestellt wird, der sich in Wesentlichen in die Schritte Gaslösung, Gasblasennukleation bzw. Gasblasenbildung / Schaum ¬ bildung und Schaumstabilisierung einteilen lässt.

Das erfindungsgemässe Verfahren umfasst die Verfahrensschritte: a) Bereitstellung einer aufzuschäumenden Lebensmittelproduktmat ¬ rix umfassend einen Gewichtsanteil eines Stärke enthaltenden Rohstoffs sowie einen Gewichtsanteil Wasser,

b) Einbringen eines zu lösenden oder gelösten Gases in die auf ¬ zuschäumende Lebensmittelproduktmatrix,

c) Lösen des Gases unter Druck in der aufzuschäumenden Lebens ¬ mittelproduktmatrix,

d) Gasblasenbildung durch Druckentspannung und Volumenvergrösse- rung mit resultierender Dichtereduzierung des Teigs durch Blasenwachstums zur Bildung einer aufgeschäumten Lebensmit- telprodukmatrix des Lebensmittelprodukts

e) Schaumstabilisierung der aufgeschäumten Lebensmittelprodukt ¬ matrix zur Erzielung des erfindungsgemässen Lebensmittelpro ¬ dukts .

Erfindungsgemäss umfasst das Verfahren in Verfahrensschritt b) eine Voranreicherung der Teige bzw. ein Einbringen in den Teig sowie in Verfahrensschritt c) ein Lösen mit einem Gas im subkri ¬ tischen Zustand unter dem kritischen Punkt und bei einem Druck von lObar < p < kritischer Druck des Gases. Es hat sich gezeigt, dass die Drücke zwischen Verfahrensschritt b) und c) im Wesent ¬ lichen konstant bleiben und nur in einem geringen Bereich von 5bar variieren können.

Besonders bevorzugt wird in Verfahrensschritt b) als Gas Kohlen ¬ stoffdioxid (CO 2 ) bei Drücken von 25 -S p -S 65bar und bei einer Temperatur von < 31°C eingebracht. Es hat sich gezeigt, dass das in diesem bevorzugten, subkritischen Bereich unter dem kriti- sehen Punkt eingebrachte Gas weiterhin eine wünschenswerte Lös ¬ lichkeit in im wässrigen Anteil der aufzuschäumenden Lebensmit ¬ telproduktmatrix gewährleistet (da C0 2 üblicherweise in diesen Druck- und Temperaturbereichen in der flüsigen Phase vorliegt) . Alternativ zu Kohlenstoffdioxid (C0 2 ) wird in Verfahrensschritt b) als Gas Lachgas (N 2 0) im subkritischen Zustand eingesetzt, wo ¬ bei Lachgas (N 2 0) bevorzugt bei Drücken von 10 -S p < 72.4 bar (d.h. < der kritische Druck von N 2 0) und bei einer Temperatur von < 36.4 °C eingebracht wird.

Im Weiteren ist es alternativ oder zusätzlich denkbar, dass das Gas bereits gelöst in einer Dispersion unter subkritischen Bedi- nungen in Verfahrensschritt b) eingebracht wird. Es wurde vorteilhaft gefunden, dass die erhöhte, wünschenswerte Löslichkeit der Gase unter Druck bei einer Druckminderung bezie ¬ hungsweise Wiederentspannung zur Gasblasennukleation und Schaum ¬ bildung führt, wobei durch eine gezielte Wiederentspannung die Porenstruktur einstellbar ist.

Im Weiteren kann vorteilhaft ein vereinfachter und leichter zu wartendes Equipment zur Durchführung des erfindungsgemässen Ver ¬ fahrens verwendet werden und zudem sind die Sicherheitsanforde- rungen geringer bei der erfindungsgemässen Verwendung eines Ga ¬ ses im subkritischen Bereich gegenüber der bekannten Verwendung eines überkritischen Gases. Im Weiteren wird im Sinne der vorliegenden Erfindung unter einem Gas im subkritischen Zustand verstanden, dass einerseits das verwendete Gas unter dem für das verwendete Gas thermodynamisch kritischen Punkt liegt. Bekanntermassen wird der kritische Punkt ausgezeichnet durch eine der drei Zustandsgrössen : kritische Temperatur, kritischer Druck, kritische Dichte.

Das Gas wird im Verfahrensschritt c) im subkritischen Zustand in der Teigmatrix gemäss einer bevorzugten Weiterbildung der vor ¬ liegenden Erfindung bei einer definierten, geeigneten Kombinati- on von Scherung, Temperatur, Verweilzeit und Druck, vorzugsweise für Kohlenstoffdioxid (C0 2 ) als verwendetes Gas bei Drücken von bevorzugt lObar < p < 73.8bar (d.h. < der kritische Druck von C0 2 ) , noch bevorzugter 25bar < p < 65bar und bei einer Temperatur von < 31°C gelöst. Durch eine derartige Kombination wird sicher- gestellt, dass die vorgegebene Gasmenge innerhalb kürzester Zeit tatsächlich in einem gelösten und nicht in einem dispergierten Zustand vorliegt.

Alternativ zu Kohlenstoffdioxid (CO 2 ) kann in Verfahrensschritt c) als Gas Lachgas (N 2 0) im subkritischen Zustand bei Drücken von bevorzugt lObar < p < 72,4bar (d.h. < der kritische Druck von N 2 0) und einer Temperatur < 36,4°C gelöst werden.

Im Weiteren wird in Verfahrensschritt c) vorzugsweise eine Ver- weilzeit von bevorzugt 30s bis 300s, noch bevorzugter 80s bis 200s, am meisten bevorzugt 100s bis 150s eingestellt. Die vorgegebene Gasmenge (Masse) ist vorteilhaft derart gewählt, dass die Dichte bzw. der Lockerungsgrad des Schaums gezielt ein ¬ stellbar ist. Vorzugsweise wird in Verfahrensschritt b) die ein ¬ gesetzte Gasmenge auf 0.05 bis 1.5 Gew.% bezogen auf die aufzu ¬ schäumende Lebensmittelmatrix eingestellt.

Ein nachfolgend eingestellter Druckabfall im Verfahrensschritt d) vorzugsweise über eine Düse oder ein druckgesteuertes Ventil sorgt für eine Nukleation der Gasblasen, wobei ein schneller Druckabfall in Kombination mit einer hohen Scherung zu einer er ¬ höhten Nukleationsrate führt. Vorzugsweise wird in Verfahrens ¬ schritt d) eine Druckabfallrate von >60bar/min eingestellt.

Da bei diesem Prozess keine langandauernde Fermentation notwen ¬ dig ist, wird die Schaumdestabilisierung des in Verfahrens ¬ schritt d) erhaltenen, aufgeschäumten, teigbasierten Lebensmit ¬ telprodukts minimiert, indem in einem anschliessenden Verfah ¬ rensschritt e) der geschäumte Teig unmittelbar im Backofen ver ¬ festigt wird. So wird vorteilhaft ermöglicht, dass auch für aus niedrigviskosen Teigschäumen (anfälliger für Schaumdestabilisie ¬ rung) erhaltene Gebäcke, beispielsweise Brot, eine feine Porung erzielt werden kann. Alternativ ist es denkbar, dass in Verfah ¬ rensschritt e) mittels Schockgefrieren eine Schaumstabilisierung des in Verfahrensschritt d) erhaltenen, aufgeschäumten, teigba ¬ sierten Lebensmittelprodukts erzielt wird.

Es hat sich gezeigt, dass das Gebäckvolumen derartiger gluten- freier Backwaren weitestgehend unabhängig von den Material- (Rheologie) und Gashalteeigenschaften (Gluten) des Teiges ist.

Mittels des erfindungsgemässen Verfahrens ist es möglich gluten- freie, microgeschäumte Teige herzustellen, die die Eigenschaften der fertigen Backware hinsichtlich Volumen, Textur und Poren ¬ struktur positiv beeinflussen.

Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens zur Herstellung eines aufgeschäumten, teigbasierten Lebensmit ¬ telprodukts .

Die erfindungsgemässe Vorrichtung umfasst zumindest eine zur Teigbereitung geeignete Einrichtung zur Herstellung einer aufzu ¬ schäumenden, teigbasierten Lebensmittelproduktmatrix sowie eine Zufuhreinrichtung zur Zufuhr eines Gases in die aufzuschäumende, teigbasierte Lebensmittelproduktmatrix .

Erfindungsgemäss ist die Vorrichtung derart ausgestaltet, dass Gas in einem subkritischen Zustand unter dem kritischen Punkt bei einem Druck von lObar < p < kritischer Druck des Gases in den wässrigen Anteil der aufzuschäumenden Lebensmittelmatrix mittels der Zufuhreinrichtung einbringbar ist und ein Lösen des eingebrachten Gases in einem subkritischen Zustand unter dem kritischen Punkt bei einem Druck von lObar < p < kritischer Druck des Gases in der Vorrichtung einstellbar ist zum Erhalt eines aufgeschäumten, teigbasierten Lebensmittelprodukts.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungsformen sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.

Vorzugsweise ist die zur Teigbereitung geeignete Einrichtung ein Extruder, insbesondere ein Doppelschneckenextruder. Alternativ zu einem Extruder kann die zur Teigbereitung geeignete Einrich ¬ tung ein Batch-Kneter sein. Anhand eines Extruders als Einrichtung zur Teigbereitung zur Durchführung der Verfahrensschritte a) bis d) kann vorteilhaft ein kontinuierlicher Herstellungsprozess erzielt werden. Mit an ¬ deren Worten können anhand eines Extruders die Verfahrensschrit- te a) bis d) seriell durchgeführt werden.

Besonders bevorzugt umfasst der Extruder mindestens eine derar ¬ tig ausgestaltete Schneckenkonfiguration, welche nebst der übli ¬ chen Förderelemente zusätzliche, geeignete Knet- und Mischele- mente umfasst. Durch derartige Knet- und Mischelemente wird vor ¬ teilhaft das zu lösende Gas in subkritischem Zustand besonders gut in die aufzuschäumende Lebensmittelproduktmatrix eingebracht und dabei das Lösen des Gases in Verfahrensschritt c) vorteil ¬ haft verkürzt. Besonders bevorzugt sind die Mischelemente derart ausgestaltet, dass ein distributives Mischen beim Lösen des Ga ¬ ses in der Lebensmittelproduktmatrix erzielt wird.

Gemäss einer bevorzugten Weiterbildung umfasst die erfindungsge- mässe Vorrichtung eine Düse oder ein Ventil, welche derart aus- gestaltet sind, um eine Druckabfallrate von >60bar/min zu ge ¬ währleisten .

Im Sinne der vorliegenden Erfindung ist eine solche verwendete Düse endseitig des Extruders angeordnet und ist einerseits der- art ausgestaltet und gewählt, um eine Druckregulierung im Extru ¬ der abhängig von der Teigviskosität und Teigdichte, sowie vom Massendurchsatz zu ermöglichen. Andererseits ist die Düse derart ausgestaltet, dass eine gezielte Entspannung und Gasblasenbil ¬ dung erzielt wird. Eine erhöhte Scherung bei der Entspannung sorgt für eine erhöhte Bildung von Gasblasen. Eine hohe Blasen ¬ anzahl zu Beginn des Schäumens ist entscheidend für eine an ¬ schliessende, gleichmässige Porung im Gebäck. Es wurde besonders vorteilhaft gefunden, das überkritische Be ¬ dingungen mit dem entsprechenden nachteiligen Wartungsaufwand aufgrund einer intensiven Durchmischung durch die Wahl geeigne ¬ ter Mischelemente, kombiniert mit einer ausreichend langen Ver ¬ weilzeit und einer gezielten Entspannung durch eine Düse oder ein Ventil anhand der erfindungsgemässen Vorrichtung vermieden werden kann.

Eine weitere, bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung kann durch einen druckdichten Behälter als geeignete Einrichtung zur Teigbereitung vorgesehen sein, in dem die Pul ¬ ver- und Flüssigkeitskomponenten zur Bildung einer aufzuschäu ¬ menden, teigbasierten Lebensmittelproduktmatrix im gewünschten Mischungsverhältnis gefüllt werden. Durch Schütteln bildet sich ein Teig und durch Zugabe von Gas eingebracht über Gaskartuschen im Sinne einer Zufuhreinrichtung vorzugsweise bei einem Druck in einem niedrigeren Bereich von 15bar ergibt sich in dem Behälter ein Teig-/Gasgemisch im Sinne einer aufzuschäumenden Lebensmit ¬ telproduktmatrix des herzustellenden Lebensmittelprodukts, wobei das Gas in einem subkritischen Zustand im wässrigen Teiganteil gelöst wird. Bei Austritt der aufzuschäumenden Lebensmittelpro ¬ duktmatrix aus dem druckdichten Behälter wird aufgrund der Dru ¬ ckentspannung eine Gasblasenbildung induziert.

Vorzugsweise ist in einem für den Austritt der Lebensmittel ¬ matrix bestimmten Austrittsbereich des druckdichten bzw. druck ¬ dicht verschliessbaren Druckbehälters eine Entspannungsdüse an ¬ geordnet zur Erzielung einer Druckentspannung und damit zur Bil ¬ dung einer aufgeschäumten Lebensmittelproduktmatrix.

Typischerweise handelt es sich bei der weiteren, bevorzugten Ausführungsform um einen Rahmbläser, beispielsweise des Typs Kisag Bläser Gastro, und somit um eine nichtindustrielle Anwen- dung. Bei den verwendeten Gaskartuschen kann es sich beispiels ¬ weise um Kisag Kapseln gefüllt mit Kohlenstoffdioxid (CO 2 ) und / oder Lachgas (N 2 0) handeln. Es hat sich vorteilhaft gezeigt, dass diese weitere, bevorzugte Ausführungsform mit einem druckdichten bzw. druckdicht ver- schliessbaren Druckbehälter als zur Teigbereitung geeignete Ein ¬ richtung zur Teigbereitung insbesondere für niedrig viskose, glutenfreie Teige besonders geeignet ist. Im Weiteren kann diese weitere, bevorzugte Ausführungsform vorteilhaft nichtindustriell im Küchenmassstab angewandt werden.

Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein teigbasiertes Lebensmittelprodukt umfassend zumindest einen Ge ¬ wichtsanteil eines Mehls mindestens eines Stärke enthaltenden Rohstoffs sowie einen Gewichtsanteil Wasser, hergestellt mittels des erfindungsgemässen Verfahrens und der erfindungsgemässen Vorrichtung .

Im Sinne der vorliegenden Erfindung wird unter einem teigbasier- ten Lebensmittelprodukt eine Zusammensetzung verstanden, welche zumindest ein Mehl aus mindestens einem Stärke enthaltenden Roh ¬ stoff, Wasser umfasst. Das erfindungsgemässe, teigbasierte Le ¬ bensmittelprodukt kann im Weiteren Glukose, Guar, Salz, Zucker, Carboxymethylcellulose etc. umfassen.

Es wurde überraschend gefunden, dass das erfindungsgemässe, teigbasierte Lebensmittelprodukt gegenüber den mittels den be ¬ kannten Herstellungsverfahren erhaltenen Teigprodukten unerwar ¬ tet eine besonders feine Porung aufweist. Zudem wurde vorteil- haft gefunden, dass bei dem erfindungsgemäss aufgeschäumten Le ¬ bensmittelprodukt die Erzielung eines erwünschten Volumens und Porung weitestgehend unabhängig von den Gashalteeigenschaften und Materialeigenschaften wie der Viskosität des Teiges ist. Mit anderen Worten kann bei dem erfindungsgemäss aufgeschäumten Lebensmittelprodukt vorteilhaft erreicht werden, dass insbeson ¬ dere auch bei glutenfreien, teigbasierten Lebensmittelprodukten mit verringerten Gashalteeigenschaften ein erwünschtes Volumen und eine erwünschte Porung erreicht werden kann.

Im Weiteren wurde gefunden, dass das erfindungsgemässe Lebens ¬ mittelprodukt sowohl für Dauerbackwaren wie beispielsweise Snackprodukte aus üblicherweise hochviskosen Teigen wie auch für Frischbackwaren wie beispielsweise Brot aus üblicherweise nied ¬ rigviskosen Teigen geeignet ist.

Es wurde vorteilhaft eine prozesstechnologische Kompensation der Glutenfunktionalität zur Herstellung von glutenfreien Backwaren, die in Volumen, Textur und Porenstruktur vergleichbar zu gluten- beinhaltenden Backwaren gefunden.

Üblicherweise müssen wie eingehend erläutert bei glutenfreien, teigbasierten Lebensmittelprodukten Zusatzstoffe wie z.B. Hydro- kolloide und Emulgatoren zugegeben werden, um die resultieren ¬ den, verringerten Gashalteeigenschaften zu kompensieren. Da Vo ¬ lumen und Porung des erfindungsgemässen Lebensmittelprodukts weitestgehend unabhängig von den Gashalteeigenschaften sind, kann im Weiteren vorteilhaft eine Reduzierung von solchen Zu ¬ satzstoffen erreicht werden.

Im Sinne der vorliegenden Erfindung wird unter einem hochvisko ¬ sen Teig ein Teig mit einer Viskosität zwischen 100 und l x 000 Pascalsekunden (Pas) (beispielsweise ein Snackteig) bei 25°C und unter einem niedrigviskosen Teig ein Teig mit einer Viskosität kleiner als 100 Pascalsekunden (Pas) bei 25 °C (beispielsweise ein Brotteig) verstanden. Im Weiteren können im Sinne einer bevorzugten Weiterbildung un ¬ ter Zusatzstoffen Enzyme, Verdickungsmittel, Emulgatoren, Fette oder eibasierte Zusätze verstanden werden.

Unter einem Mehl eines Stärke enthaltenden Rohstoffs kann bei ¬ spielsweise glutenfreies Reismehl, Maismehl, Buchweizenmehl etc. verstanden werden.

Grundsätzlich ist es denkbar, dass das teigbasierte Lebensmit ¬ telprodukt im Weiteren einen Gewichtsanteil Hefe umfasst. Vor ¬ zugsweise ist jedoch das erfindungsgemässe teigbasierte Lebens ¬ mittelprodukt hefefrei herstellbar. Durch einen derartigen Ver ¬ zicht auf eine Zugabe von Hefe und einen damit einhergehenden Fermentationsschritt kann vorteilhaft das erfindungsgemässe Le ¬ bensmittelprodukt in einem zeitlich verkürzten Herstellverfahren bereitgestellt werden.

Die Idee der Kompensation nachteiliger Qualitätsmerkmale wie re ¬ duziertes Backvolumen, zu dichte und feste Struktur, sowie eine ungleichmässige Porenverteilung bei glutenfreien Backwaren und Dauerbackwaren durch eine derartige gezielte Voraufschäumung des Teiges vor dem Backprozess ist neu.

Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft eine Verwendung der erfindungsgemässen Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens zur Erzielung einer aufge ¬ schäumten, teigbasierten, insbesondere glutenfreien, Lebensmit ¬ telprodukts . Kurze Beschreibung der Zeichnungen:

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes wird nachstehend im Zusammenhang mit den anliegenden Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung der Verfahrensschritte zur Herstellung des erfindungsgemässen aufgeschäumten, teigbasierten Lebensmittelprodukt ; Fig. 2 ein schematischer Aufbau einer bevorzugten Ausführungs ¬ form der erfindungsgemässen Vorrichtung zur kontinuier ¬ lichen Herstellung des erfindungsgemässen Lebensmittel ¬ produkts anhand eines Extruders; eine schematische Ansicht bevorzugter Mischelemente der Schneckenkonfiguration der in Fig.2 gezeigten bevorzug ¬ ten Ausführungsform zur Herstellung geschäumter Teige;

Fig. 4 Vergleichende, fotografische Aufnahmen von Querschnit- ten durch eine konventionell hergestellte, glutenbein- haltende Frischbackware, eine konventionell hergestell ¬ te, glutenfreie Frischbackware und eine gluteinfreie, erfindungsgemässe Frischbackware ; Fig. 5 eine μ-computertomographische Aufnahme einer Salzstange als erfindungsgemässes Lebensmittelprodukt; Detaillierte Beschreibung der Erfindung:

Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung der Verfahrensschrit ¬ te zur Herstellung des erfindungsgemässen aufgeschäumten, teig- basierten Lebensmittelprodukts gemäss einem besonders bevorzug ¬ ten, erfindungsgemässen Verfahren. Die erfindungsgemässe Druck ¬ gasaufschäumung glutenfreier Teige besteht im Wesentlichen aus den drei Schritten (i) Gaslösung, (ii) Blasennukleierung/ Schaumbildung und (iii) Schaumstabilisierung unter moderaten Druck- und Temperaturbedingungen im subkritischen Bereich.

In Abschnitt 0 erfolgt in einem Verfahrensschritt a) eine Be ¬ reitsstellung einer aufzuschäumenden, teigbasierten Lebensmit ¬ telproduktmatrix umfassend einen Gewichtsanteil eines Stärke enthaltenden Rohstoffs sowie einen Gewichtsanteil Wasser, d.h. die eigentliche Teigbereitung.

In Abschnitt 1 erfolgt in einem Verfahrensschritt b) das Ein ¬ bringen beispielsweise von Kohlendioxid als Gas in subkritischem Zustand und in einem darauffolgenden Verfahrensschritt c) die Lösung eines Gases unter Druck in einer Teigmatrix. Für die Ki ¬ netik des Lösungsvorgangs sind der Druck, die Gasart, die Tempe ¬ ratur, die Teigbeschaffenheit (-Viskosität) und die Durchmi ¬ schung relevant, wie nachfolgend am Beispiel einer Frischbackwa- re sowie einer Dauerbackware erläutert. Entscheidend für die Schaumqualität ist, dass die gewünschte Gasmenge tatsächlich in Lösung geht. Eine reine Dispergierung bzw. Feinverteilung des Gases im Teig ist nicht ausreichend, da dies im Teigschaum zu einer zu ungleichmässigen Gasblasenverteilung führen würde. Dies ist ein wesentlicher Unterschied zu Anwendungen, bei denen Gas/ Luft in Teigmassen mechanisch eingeschlagen und verteilt wird. Der Lösungsvorgang des Gases in Verfahrensschritt c) findet er- findungsgemäss unter Druck, aber im subkritischen (z.B. bei Koh ¬ lenstoffdioxid : p < 73.8 bar/ T < +31 °C) Bereich statt. Der Vorteil bei subkritischen Bedingungen ist, dass keine hohen Drü- cke notwendig sind mit geringerem Verschleiss der Vorrichtungs ¬ komponenten und ein geringerer Aufwand für Sicherheitsmassnahmen getroffen werden muss.

Das Lösen von Gasen in statischen StoffSystemen ist ein diffusi- onsgesteuerter Vorgang. Grundsätzlich kann die Diffusion eines Gases in eine Teigmatrix in Abhängigkeit von Temperatur, Druck und Gaskonzentration wie folgt angenähert werden:

D = D 0 exp(-AE D / R T) (Diffusionskoeffizient in Feststoffen) wobei D der Diffusionskoeffizient, Do die Diffusionskonstante, und ΔΕ 0 Aktivierungsenergie für die Diffusion eines Gases in eine Teigmatrix ist. Da Diffusion ein sehr langsamer Vorgang ist, würde in einem sta ¬ tischen System das Lösen von Gasen sehr viel Zeit in Anspruch nehmen. In der vorliegenden Erfindung hingegen wird ein Verfah ¬ ren beschrieben, bei dem Gas in kurzer Zeit in einer Teigmatrix gelöst wird, so dass die Anwendung für industrielle Prozesse re- levant ist. Neben der Diffusion erfolgt deshalb in Verfahrens ¬ schritt c) ein zusätzlicher konvektiver Stofftransport durch ei ¬ ne zusätzliche intensive Durchmischung des Gases mit dem Teigma ¬ terial. Dadurch wird die Dauer des Gaslösens deutlich herabge ¬ senkt .

Da glutenfreie Teige im Vergleich zu glutenbeinhaltenden Teigen oftmals einen erhöhten Wasseranteil und eine niedrigere Viskosi ¬ tät aufweisen, wird besonders vorteilhaft bei glutenfreien Tei- gen die Löslichkeitsrate des Gases erhöht und die gewünschte Gasmenge kann sich schneller lösen.

Die zu lösende Gasmenge richtet sich nach dem gewünschten Locke- rungsgrad der Backware und liegt vorzugsweise zwischen 0.05 und 1.5wt% (Gewichtsprozent), ganz besonders bevorzugt bei 0.5 wt%.

In Abschnitt 2 für Verfahrensschritt d) finden durch gezielten Druckabfall die Nukleation von Gasblasen und die damit verbunde- ne Ausbildung einer Teigschaumstruktur statt. Diesem Abschnitt wird eine besondere Rolle zuteil, da die Struktur nach der voll ¬ ständigen Entspannung massgeblich für die textureilen und senso ¬ rischen Eigenschaften des finalen Produktes verantwortlich ist. Der Schlüssel zu einer feinverteilten Schaumstruktur liegt in einer hohen Nukleationsrate (#/s), d.h. der Ausbildung vieler Gasblasen/ Zellen in einer kurzen Zeit. Um die Nukleation ge ¬ zielt steuern zu können, ist bevorzugt die erfindungsgemässe Vorrichtung derart ausgestaltet, dass die Gasart, die Gasmenge, die Druckdifferenz, die Druckabfallrate, die Viskosität und die Scherung eingestellt werden kann. In Verfahrensschritt d) er ¬ folgt ein massgeschneiderter Druckabfall durch eine Düse oder ein druckgesteuertes Ventil. Prinzipiell bewirkt ein schlagarti ¬ ger Druckabfall eine intensive Gasblasennukleation, jedoch muss in Abhängigkeit von der Gasmenge und der Teigviskosität darauf geachtet werden, dass die Teigmatrix dabei nicht zerreisst.

Abschnitt 3 sieht gemäss Verfahrensschritt e) die Schaumstabili ¬ sierung beziehungsweise die Verfestigung der Schaumstruktur durch thermische Koagulation bzw. Verkleisterung der Porenwände infolge von Strukturänderungen der polymeren Eiweiss- und Stär ¬ kemoleküle vor, beispielsweise bei einer Temperatur im Bereich von 200 °C. Mit anderen Worten wird durch einen anschliessenden Backvorgang durch thermische Energiezufuhr die vorgeschäumte Struktur verfestigt.

Eine bevorzugte Ausführung der Erfindung sieht in Abschnitt 3 das Abfüllen des erhaltenen Teigschaums in Backformen vor.

Vorzugsweise findet die Verfestigung unmittelbar nach der Schaumherstellung statt, da längere Zwischenzeiten zwischen Auf ¬ schäumung und Verfestigung zu einem Zusammenbrechen der Struktur oder zu einer Vergröberung der Schaumstruktur führen können, da es sich bei den Teigschäumen um thermodynamisch instabile StoffSysteme handelt.

Die Temperatur- / Zeitkombinationen können ähnlich gewählt wer ¬ den wie bei der traditionellen Herstellung. Handelt es sich um stark niedrigviskose und hoch aufgeschäumte Teige, werden höher Temperaturen bevorzugt. Nach der Verfestigung erfolgt keine wei ¬ tere Schaumdestabilisierung bzw. Veränderung der Gasblasenstruk ¬ tur .

Fig. 2 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsge- mässen Vorrichtung zur Durchführung des in Fig. 1 erläuterten erfindungsgemässen Verfahrens.

Gemäss der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung erfolgt die Gaslösung in Abschnitt 1, in Abschnitt 2 die Entspannung an ei ¬ ner Düse 25 endseitig zu einem Extruder 3 und in Abschnitt 3 die

Schaumstabilisierung in einem Backofen (nicht gezeigt in Fig. 2) .

Überkritische Bedingungen können erfindungsgemäss aufgrund einer intensiven Durchmischung, kombiniert mit einer ausreichend lan ¬ gen Verweilzeit in der erfindungsgemässen Vorrichtungund einer gezielten Entspannung durch eine Düse oder ein Ventil vorteil ¬ haft vermieden werden.

In den US-Patenten (Rizvi) werden in Abgrenzung zum erfindungs- gemässen Verfahren und der erfindungsgemässen Vorrichtung nur überkritische Gase, namentlich überkritisches C02 berücksich ¬ tigt. Es wird aber nicht bekanntgegeben, in welchem Umfang das Gas in der Teigmatrix gelöst wird. Ebenfalls wird nicht genauer auf die Blasenbildung eingegangen. Hier erfolgt das Lösen von Gas ausschliesslich über die Anwendung von hohem Druck. Unbe ¬ rücksichtigt sind die Verweilzeit des Gases und die Bedingungen des Mischens und der Entspannung. Es werden ausschliesslich För ¬ derelemente eingesetzt. Konvektion plus Diffusion kann in einem Extruder vorteilhaft ef ¬ fektiv umgesetzt werden, weshalb eine Anreicherung der Teige mit Gas vorzugsweise wie in Fig. 2 gezeigt in einem Extruder 3 er ¬ folgt . Der in Fig. 2 gezeigte Extruder 3 ist in einzelne Segmente (S) beziehungsweise Behandlungszonen unterteilt. In Abschnitt 0 ist zu Beginn der Prozessstrecke P eine Zufuhreinrichtung 5 zur Zu ¬ fuhr eines Stärke enthaltenden Rohstoffs R angeordnet. Nachgela ¬ gert in Richtung der Prozessstrecke P ist im Weiteren eine Zu- fuhreinrichtung 10 zur Zufuhr von Wasser W angeordnet.

In den Segmenten S nachgelagert zur Zufuhreinrichtung 10 ist je ¬ weils pro Segment eine Temperiereinrichtung 6 wirkverbunden, wobei die Temperiereinrichtungen 6 über eine Steuereinheit 3 steuerbar sind. Vorzugsweise werden Temperatureinrichtungen im erfindungsgemässen Verfahren auf eine Temperatur im Bereich von 20° bis 30°C eingestellt. Fig. 2 zeigt in Abschnitt 1 der Prozessstrecke eine Zufuhrein ¬ richtung 15 zur Zufuhr des zu lösenden Gases. Der Massenfluss vom Gas beeinflusst massgeblich die Teigdichte und somit auch das Gebäckvolumen. Durch die Regelung mit einem geeigneten Durchflussventils 16 für Gase kann die Teigdichte gezielt einge ¬ stellt werden.

Idealerweise sollte nur so viel Gas dosiert werden, wie sich im Teig auch tatsächlich lösen lässt. Ein Überschuss an Gas würde zu Verstärkung von Blow-By Effekten und zur Bildung unerwünsch ¬ ter grosser Hohlräume in der Teigschaummatrix führen. Daraus würde eine grobe und ungleichmässige Porung im fertigen Produkt resultieren. Die dosierten Gasmengen beziehungsweise der Massen- fluss des Gases für Kohlenstoff (C0 2 ) liegen besonders bevorzugt zur Vermeidung von solchen Blow-By Effekten beispielsweise zwi ¬ schen 0.1 bis 0.4 g/h.

Im Gegensatz zu den bekannten Verfahren und Vorrichtungen wird in der vorliegenden Erfindung eine Kombination aus Mischintensi- tät, Verweilzeit, sowie Temperatur und Druck berücksichtigt. Das Lösen des Gases erfolgt vorzugsweise über Knet- und Mischelemen ¬ te (siehe Fig.3), die einen geringen Energieeintrag in das Pro ¬ dukt geben, bei gleichzeitig hoher distributiver und dispersiver Mischwirkung, weshalb die erfindungsgemässe Vorrichtung vorzug- weise mindestens ein Schneckenelement mit geeigneten Knet- und Mischelementen umfasst.

Aufgrund der hohen Rückvermischung erzielt anhand eines Schne- ckenelementkonfiguration mit geeigneten Knet- und Mischelementen ist vorteilhaft eine Verweilzeit von 30s bis 300s bereits aus ¬ reichend, um so bei einer Druck-/ Temperaturkombination von 25 bis 65 bar und 20 bis 30 °C eine vorgegebene Gasmenge zu lösen. Im Vergleich zur Extrusion unter überkritischen Bedingungen, ist dieser Ansatz aus sicherheitstechnischer Sicht vorteilhaft. Wei ¬ terhin sind die schonenden Temperaturen bei derartigen subkriti ¬ schen Bedindungen vorteilhaft hinsichtlich potentiell tempera ¬ turempfindlicher Teigkompente verglichen beispielsweise zum be- kannten Verfahren aus den US-Patenten (Rizvi) , welches einer Kochextrusion gleichkommt.

Im Gegensatz zu Aufschäummethoden, wie es bei niedrigviskosen Teigmassen bekanntermassen zum Einsatz kommt, unterscheidet sich die vorliegende Erfindung deutlich dadurch, dass das Gas in Lö ¬ sung gebracht wird und nicht nur dispergiert oder fein verteilt wird. Nur durch die Gaslösung, kann gewährleistet werden, dass bei gezielter Entspannung die gewünschte Blasenverteilung ent ¬ steht .

Bei Ansätzen, in denen ein Teig mit Gas ohne Gaslösung vermischt wird, richtet sich die Blasengrösse nach dem Verhältnis von de ¬ stabilisierenden Trägheitskräften zu stabilisierenden Oberflä ¬ chenkräften und kann durch die Weberzahl beschrieben werden. Liegt das Gas hingegen im wässrigen Anteil der Teigmatrix in ge ¬ löster Form vor, wird so wird die Blasengrösse massgeblich durch die Druckdifferenz und Entspannungsrate unter Berücksichtigung der strömungsmechanischen Bedingungen. Von grosser Relevanz ist die Nukleation bzw. mit anderen Worten die Gasblasenbildung, d.h. der Schritt bei dem sich mikroskopisch kleine Gasblasen bilden. Ziel ist eine uniforme Bildung der Blasen in grosser An ¬ zahl.

In der vorliegenden Erfindung findet gemäss Fig.2 die Entspan- nung vorzugsweise durch eine endseitig am Extruder 3 angeordnete Düse 25 statt. Eine solche zylindrische Düse 25 wird vorzugswei ¬ se mit einem L/D-Verhältnis von 0.2 bis 200 gewählt. Noch bevor- zugter werden kleine L/D-Verhältnisse von 2 bis 30 gewählt, um Druckabfallraten von >60 bar/min zu erhalten.

Fig.3 zeigt eine schematische Ansicht bevorzugter Mischelemente 20; 21; 22 der Schneckenelementkonfiguration der in Fig.2 ge ¬ zeigten ersten bevorzugten Ausführungsform zur Herstellung des erfindungsgemässen, teigbasierten, geschäumten Lebensmittelpro ¬ dukts, wobei die Löslichkeitsrate durch die in Fig. 3 gezeigten Mischelemente 20; 21; 22, welche an einer Exzenterschnecke (nicht gezeigt in Fig.3) anzubringen sind, erhöht wird.

Die in Fig.3 gezeigten Mischelemente 20; 21; 22 sind bevorzugt in Abschnitt 1 der in Fig.2 gezeigten erfindungsgemässen Vor ¬ richtung angebracht, in welchem Verfahrensschritt c) erfolgt. Bei Mischelement 20 handelt es sich um eine sogenannte Igel- Schnecke (beispielsweise der Firma Extricom) mit einer derarti ¬ gen Struktur, dass die teigbasierte Lebensmittelproduktmatrix zumindest teilweise zerschnitten wird, wodurch ein verteilender (distributiver) Mischeffekt erzielt wird. Bei Mischelement 21 handelt es sich um eine sogenannte Barriere ¬ schnecke (beispielsweise der Firma Extricom) mit einer derarti ¬ gen Struktur, dass ein distributives Mischen erzielt wird. Mischelement weist dabei einen Barriereabschnitt auf, welcher eine Dehnströmung der teigbasierten Lebensmittelproduktmatrix ermöglicht.

Bei Mischelement 22 handelt es sich um ein sogenanntes T-Element (beispielsweise der Firma Extricom) mit einer derartigen Struk ¬ tur, dass eine distributer Mischeffekt sowie eine Umschichtung der teigbasierten Lebensmittelproduktmatrix erzielt wird. Es wurde vorteilhaft gefunden, dass durch die verbesserte Durch ¬ mischung mittels der Mischelemente 20; 21; 22 weniger Druck not ¬ wendig ist und überkritische Bedingungen vermieden werden kön ¬ nen .

Die resultierende Durchmischung erhöht die Diffusion von Gas in die Teigmatrix, so dass sich ein Ein-Phasen-System ausbildet. Durch die Schneckenelementkonfiguration gemäss Fig.3 wird vor ¬ teilhaft in den Abschnitten 0 bis 3 eine behandlungszonenspezi- fische, mechanische Behandlung der Masse erhalten. Es wurde vor ¬ teilhaft gefunden, dass durch eine derartige Schneckenelement ¬ konfiguration der spezifische mechanische Energieeintrag in die aufzuschäumende, teigbasierte Lebensmittelproduktmatrix ver ¬ gleichsweise gering und schonend bei Werten von rund 100 kJ/kg liegt.

Wie in Fig. 4 ersichtlich weisen traditionell glutenfrei herge ¬ stellte, teigbasierte Lebensmittelprodukte eine durch Koaleszenz entstandene, vergleichsweise vergröberte Blasenstruktur bezie- hungsweise Porung auf, wie in Tabelle 1 zusammengefasst erläu ¬ tert, wobei A eine traditionell hergestellte, glutenbeinhaltende Frischbackware, B eine traditionell hergestellte, glutenfreie Frischbackware und C eine erfindungsgemäss hergestellte, gluten ¬ freie Frischbackware zeigt.

Die vorliegende Erfindung betrifft die die gezielte Strukturie ¬ rung aufgeschäumter teigbasierter Lebensmittelprodukte und dar ¬ aus resultierender Backwaren. Um die Qualität sowie die charak ¬ teristischen, strukturellen Eigenschaften des erfindungsgemässen Lebensmittelprodukts gegenüber konventionell hergestellten Back ¬ waren einschlägig beurteilen zu können, sind beispielsweise das Gebäckvolumen, das Porenbild und die Krumentextur zu untersu ¬ chen . Die erfindungsgemässen, teigbasierten Lebensmittelprodukte wer ¬ den vorzugsweise in Frischbackwaren und Dauerbackwaren unter ¬ teilt .

Zur Analyse der Porenmorphologie werden bei Frischbackwaren Scheiben im Querschnitt mit einer Auflösung von 4800 dpi ge ¬ scannt und mittels Bildverarbeitungssoftware statistisch analy ¬ siert (siehe Fig.4).

Bei Dauerbackwaren werden die Dichte und die Porenmorphologie mittels Mikrocomputertomographie mit einer Auflösung von 7pm be ¬ stimmt. Neben Porosität werden auch Porengrösse und Anzahl ge ¬ messen (siehe Fig.5).

Das Backvolumen und die Gebäckdichte werden mit einem Volu ¬ menscanner bestimmt. Das Messprinzip eines Volumenscanners be ¬ ruht auf einer berührungslosen Abstandsmessung mit einem La ¬ sersensor. Der Umfang des Gebäcks wird längs der Achse in defi- nierten Abständen gemessen. Anhand der Messdaten werden das Vo ¬ lumen und die Dichte berechnet (siehe nachfolgende Tabellen 1 und 2 ) .

Die Krumentextur von Frischbackwaren wird beispielsweise mit ei- nem Texture Analyser bestimmt. Analog zur definierten Norm nach AACC 74-09 wird mit einem Kompressionsstempel die Festigkeit (in g oder N) der Krume untersucht (siehe nachfolgende Tabelle 1) .

Bei Dauerbackwaren (z.B. Snacks) wird anstelle der Krumenfestig- keit die Bruchfestigkeit als Texturparameter mit einem Texture Analyser untersucht. Mittels 3-Punkt Biegevorrichtung wird das Bruchverhalten von Snacks in einem Kompressionstest gemessen. Der Test liefert Aussagen über Härte und Biegsamkeit der Probe (siehe nachfolgende Tabelle 2) .

Folgende Tabelle 1 zeigt einen Vergleich einer traditionell her ¬ gestellten Frischbackware gegenüber dem erfindungsgemässen, an ¬ hand des in Fig. 1 gezeigten Verfahrens und der in Fig. 2 ge ¬ zeigten, erfindungsgemässen Vorrichtung erzielten glutenfreien, erfindungsgemässen Lebensmittelprodukts am Beispiel einer Frischbackware (Brot) .

Die Herstellung des in Tabelle 1 gezeigten, erfindungsgemässen Lebensmittelprodukts am Beispiel von Brot als Frischbackware an ¬ hand einer in Fig.2 gezeigten Vorrichtung im Pilotmassstab wird im Folgenden beispielhaft erläutert: a) In Abschnitt 0 der in Fig.2 gezeigten Vorrichtung zu Beginn der Prozessstrecke P wird eine aufzuschäumende Lebensmittels- mittelproduktmatrix bereitgestellt durch Einstellung der Zu ¬ fuhreinrichtung 5 auf einen Massenfluss von 4.2 kg/h für das Mehl und durch Einstellung der Zufuhreinrichtung 10 auf einen Massenfluss von 4.08 kg/h für das Wasser;

b) Im Weiteren wird in Abschnitt 1 der in Fig.2 gezeigten Vor ¬ richtung das Kohlenstoffdioxid (CO 2 ) als zu lösendes Gas G über eine Gaseinlassstutzen 18 mit einem Längen / Durchmes ¬ serverhältnis L/D von 32 in die aufzuschäumende Lebensmittel ¬ produktmatrix eingebracht, wobei anhand des Durchflussventils 16 ein Massenfluss des Gases G im Bereich von 0.1 kg/h einge ¬ stellt wird, was einer vorteilhaften Einstellung zur Erzie ¬ lung einer gewünschten Teigdichte entspricht. Dabei liegt an der Gaseinlassstutzen 18 messbare Druck des zu lösenden Gases im Bereich von 30 bis 35 bar;

c) Daraufhin löst sich das eingebrachte Gas im wässrigen Anteil der aufzuschäumenden Lebensmittelproduktmatrix während einer Verweilzeit im Bereich von 120s bei einer anhand der Tempe ¬ riereinrichtungen 6 eingestellten Temperatur von 30°C und bei einem Druck von 30 bis 35 bar;

Gasblasenbildung durch Druckentspannung an der Düse 25;

In einem unmittelbar anschliessenden Verfahrensschritt er ¬ folgt mittels Backen des erhaltenen, aufgeschäumte, teigba ¬ sierte Lebenmittelprodukts bei 200°C während 30 Minuten eine Schaumstabilisierung .

Tabelle 1: Strukturparameter geschäumter Frischbackwaren im Ver ¬ gleich

Traditi- Erfin- Traditi- onell dungs- Ein- onell

Strukturparameter Weizen gemäss- heit Gluten-

(A) Gluten- frei (B)

frei (C)

Volumen V mm '

Volu-

Dichte p g/ml 312 ± 15 365 ± 4 310 ± 3 men

Overrun OR 203 135 177

Textur Bruchkraft F g 900 950 300

Mean x pm 1116 1685 996

XlO, 3 pm 330 545 330

Poren ¬ ΧδΟ, 3 pm 870 1340 750 struk ¬ X90, 3 pm 2220 3330 2060 tur Span Sp 2.17 2.08 2.3

Zelldichte #/mm 3 mirT 3

Porosität — 0.67 0.57 0.64

Die Herstellung des in Tabelle 2 gezeigten, erfindungsgemässen Lebensmittelprodukts am Beispiel von Salzstangen ( Snackprodukt ) als Dauerbackware im Pilotmassstab wird im Folgenden beispiel ¬ haft erläutert: a) In Abschnitt 0 der in Fig.2 gezeigten Vorrichtung zu Beginn der Prozessstrecke P wird eine aufzuschäumende Lebensmittels- mittelproduktmatrix bereitgestellt durch Einstellung der Zu ¬ fuhreinrichtung 5 auf einen Massenfluss von 4.75 kg/h für das Mehl und durch Einstellung der Zufuhreinrichtung 10 auf einen Massenfluss von 3.25 kg/h für das Wasser;

b) Im Weiteren wird in Abschnitt 1 der in Fig.2 gezeigten Vor ¬ richtung das Kohlenstoffdioxid (CO 2 ) als zu lösendes Gas G über eine Gaseinlassstutzen 18 mit einem Längen / Durchmes- serverhältnis L/D von 32 in die aufzuschäumende Lebensmittel ¬ produktmatrix eingebracht, wobei anhand des Durchflussventils 16 ein Massenfluss des Gases G im Bereich von 0.1 kg/h einge ¬ stellt wird, was einer vorteilhaften Einstellung zur Erzie ¬ lung einer gewünschten Teigdichte entspricht. Dabei liegt an der Gaseinlassstutzen 18 messbare Druck des zu lösenden Gases im Bereich von 27 bis 32 bar;

c) Daraufhin löst sich das eingebrachte Gas im wässrigen Anteil der aufzuschäumenden Lebensmittelproduktmatrix während einer Verweilzeit im Bereich von 120s bei einer anhand der Tempe ¬ riereinrichtungen 6 eingestellten Temperatur von 20°C und bei einem Druck von 27 bis 32 bar;

d) Gasblasenbildung durch Druckentspannung an der Düse 25 mit einem L/D-Verhältnis von 22;

e) In einem unmittelbar anschliessenden Verfahrensschritt er ¬ folgt mittels Backen des erhaltenen, aufgeschäumte, teigba ¬ sierte Lebenmittelprodukts bei 200 °C während 7 Minuten eine Schaumstabilisierung .

Tabelle 2 : Strukturparameter geschäumter Dauerbackwaren im Ver ¬ gleich .

Keine AufAufschäu-

Strukturparameter Einheit schäumung mung

(C) (D)

Volumen V mm 3

Volumen Dichte p g/ml 825 ± 10 717 ± 3

Overrun OR 15

Textur Bruchkraft F N 36 ± 15 17 ± 5

Mean x pm 205 189

XlO, 3 pm 30 52

ΧδΟ, 3 pm 211 182

Poren ¬ X90, 3 pm 344 318 struktur

Span 5p 1.49 1.46

Zelldichte #/mm 3 mirT 3 411 592

Porosität - 0.34 0.53

Fig. 5 zeigt eine p-computertomographische Aufnahme einer Dauer backware des erfindungsgemässen, teigbasierten Lebensmittelpro dukts .

Im Weiteren wird beispielhaft ein mögliches Herstellungsverfah ren anhand der Fig. 1 gezeigten Verfahrensschritte a) bis e) an hand eines druckdicht verschliessbaren Druckbehälters, insbeson dere eines Rahmbläsers, erläutert:

In Verfahrensschritt a) wird eine aufzuschäumende, teigbasierte Lebensmittelproduktmatrix bereitgestellt umfassend einen Ge ¬ wichtsanteil eines Stärke enthaltenden Rohstoffs, insbesondere ein glutenfreies Getreidemehl sowie 1 bis 1.8 Gewichtsanteile Wasser und in den druckdicht verschliessbaren Druckbehälter ge ¬ geben . In einem darauffolgenden Verfahrensschritt b) wird mittels einer Gaskartusche im Sinne einer Zufuhreinrichtung zur Zufuhr eines Gases in subkritischem Zustand, insbesondere Kohlendioxid (CO 2 ) und / oder Lachgas (N 2 0) , in die aufzuschäumende Lebensmittelpro ¬ duktmatrix eingebracht.

Im folgenden Verfahrensschritt c) wird das eingebrachte Gas im wässrigen Anteil der teigbasierten Lebensmittelproduktmatrix un ¬ ter Druck gelöst, wobei mittels Schütteln des Druckbehälters ei ¬ ne Durchmischung des Wassers und des Stärke enthaltenden Roh ¬ stoffs und gleichzeitig ein Lösen des Gases im wässrigen Anteil der teigbasierten Lebensmittelproduktmatrix erzielt wird. Das Schütteln des Druckbehälters kann manuell erfolgen oder bei ¬ spielsweise mittels eines Vortexmischers oder dergleichen.

Im Verfahrensschritt d) wird mittels Betätigung einer Entspan ¬ nungsdüse, welche in einem für den Austritt der teigbasierten Lebensmittelproduktmatrix bestimmten Austrittsbereich des druck ¬ dicht verschliessbaren Behälters angeordnet ist, ein Austreten der teigbasierten Lebensmittelproduktmatrix erzielt, wobei durch die dabei auftretende Druckentspannung ein Gasblasenbildung in ¬ duziert und eine aufgeschäumte Lebensmittelproduktmatrix erzeugt wird. Beispielsweise kann in Verfahrensschritt d) die erzeugte, aufgeschäumte Lebensmittelproduktmatrix in eine geeignete Back ¬ form gegossen werden.

In einem weiteren Verfahrensschritt e) wird mittels eines Back ¬ vorgangs eine Schaumstabilisierung erzielt und dadurch das teig ¬ basierte, aufgeschäumte Lebensmittelprodukt erhalten.

Das erhaltene, aufgeschäumte und glutenfreie Lebensmittelprodukt zeigt mittlere Porendurchmesser von 500 pm mit einem gleichmäs- sigen Porenbild. Im Weiteren wurde eine Brotdichte von 360g/l erzielt, welche überraschend nahe einem konventionellen, hefege lockerten, glutenbeinhaltenden Weizenbrot (200-350g/l) liegt. Mit anderen Worten wird anhand dieses erfindungsgemässen Verfah rens unabhängig vom Gashaltevermögen eine den hohen Anforderun ¬ gen an die Struktur und Porenbeschaffenheit genügendes aufge ¬ schäumtes, teigbasiertes Lebensmittelprodukt bzw. Backware er ¬ halten .

Bezugszeichenliste

1 Steuereinheit

2 Antriebseinheit (Extruder)

3 Extruder

5 Zufuhreinrichtung zur Zufuhr eines Stärke enthaltenden Roh ¬ stoffs

6 Temperiereinrichtung

10 Zufuhreinrichtung zur Zufuhr von Flüssigkeit (Wasser)

11 Exzenterschneckenpumpe

15 Zufuhreinrichtung (Gas)

16 Durchflussventil

17 Gasdruckbehälter

18 Gaseinlassstutzen

20 Mischelement

21 Mischelement

22 Mischelement

25 Düse (endseitig zum Extruder)

G Gas

P Prozessrichtung (Extruder)

R Rohstoff (Stärke enthaltender)

S Segmente

W Wasser