Verfahren zur Herstellung eines niederviskosen breiartigen Nahrungsmittels Die Erfindung betrifft ein im wesentlichen kontinuierliches Verfahren zur Herstellung eines niederviskosen breiartigen (pürierten) Nahrungsmittels unter Verwendung von Nahrungs- mittelausgangsprodukten mit einem Wassergehalt von mehr als 45 Gew.-%. Als"niederviskoses breiartiges Nahrungsmittel" wird dabei in der vorliegenden Anmeldung ein Nahrungsmittel bezeichnet, das im Moment des Abschlusses der technologi- schen Schritte zu seiner Herstellung fließfähig ist und keine spürbaren elastischen Eigenschaften aufweist. Die genannten Eigenschaften bleiben normalerweise auch im ver- packten gebrauchs-bzw. verzehrfertigen Produkt erhalten, wobei jedoch die nachträgliche Ausbildung einer schwach elastischen bis gelartigen Struktur, z. B. im Sinne einer Löffelfestigkeit, der hergestellten Produkte beim Lagern und/oder in einer Verpackung nichts am Charakter derartiger Produkte als"niederviskose breiartige Nahrungsmittelpro- dukte"ändern soll.

Ein typisches derartiges Nahrungsmittel ist eine Fertigmahl- zeit für Säuglinge und Kleinkinder. Hauptbestandteile der-

artiger Nahrungsmittel sind in Breiform überführte gekochte Gemüse und/oder Früchte, die gegebenenfalls auch mehr oder weniger große Anteile an proteinischen tierischen Nahrungs- mitteln (Fleisch, Fisch) in fein zerkleinerter Form enthal- ten können. Derartige Nahrungsmittel werden normalerweise als Fertigprodukte in Form sogenannter"Shelf-Stable Pro- ducts"vom Handel vertrieben. Produkte gemäß der vorliegen- den Erfindung können jedoch auch gekühlt vertriebene Produk- te sein, die beispielsweise auch als Halbfertigprodukte oder breiartige Zutaten für die Ernährung von Kindern oder Er- wachsenen bestimmt sind, wobei derartige Halbfertigprodukte zur Bereitung verzehrfertiger Mahlzeiten mit anderen Nah- rungsmittelbestandteilen kombiniert werden können.

Nachfolgend wird die Erfindung insbesondere anhand der Herstellung von Nahrungsmittelbreis (Fertigmahlzeit) für die Ernährung von Säuglingen und Kleinkindern beschrieben, es versteht sich jedoch, daß die Beschreibung ohne weiteres auf analoge Anwendungsfälle der Herstellung von Pürees für andere Verwendungszwecke übertragen werden können, bei- spielsweise zur Herstellung von Gemüse-, Saaten-oder Fruchtpasten oder-soßen, zur Herstellung von Fleisch-oder Fisch-Pasten oder-Breien sowie zur Herstellung von Erzeug- nissen auf der Basis von Milcherzeugnissen (der Begriff "Milcherzeugnisse"wird in der vorliegenden Beschreibung und den Ansprüchen stets im Sinne der Definition in der deut- schen Milchverordnung, Bundesgesetzblatt 1995, Teil I ver- wendet).

Für die Ernährung von Säuglingen und Kleinkindern bestimmte breiartige Nahrungsmittel in Form von Gemüse-oder Frucht- pürees werden herkömmlich dadurch hergestellt, daß man ausgewählte Rohmaterialien säubert und gegebenenfalls von Schalen und/oder Kernen und Kerngehäusen befreit und dann grob-und feinzerkleinert und kocht, wozu man einen Kochbe- hälter oder bestimmte Spezialvorrichtungen verwendet. Zur Gewährleistung der erforderlichen mikrobiellen Stabilität

müssen während der Herstellung bzw. in einem nachgelagerten Schritt Bedingungen durchlaufen werden, die zu einer Steri- lisierung der Produkte führen. Abschließend verpackt man entweder die unter Sterilbedingungen hergestellten Produkte aseptisch, oder man unterwirft die Produkte nach dem Ver- packen noch einer In-Pack-Sterilisierung bzw. Pasteurisie- rung. Derartige Verfahren können bisher nur ansatzweise (als "Batch-Verfahren") durchgeführt werden. Dabei hat es sich als schwierig erwiesen, bei den von dem Produkt zu durch- laufenden Wärmebehandlungen zum Kochen oder Sterilisieren/- Pasteurisieren gleichförmige Bedingungen einzuhalten, die als optimal im Hinblick auf die Erhaltung von Nährstoffen und Vitaminen, Geschmacksentwicklung und Produktsterilität angesehen werden können. Die ansatzweise Herstellung birgt außerdem das Risiko einer gewissen Schwankung der Produkt- qualität von Ansatz zu Ansatz.

Der Fachmann würde es daher begrüßen, ein kontinuierliches Verfahren zur Verfügung zu haben, bei dem eine hohe Gleich- mäßigkeit der Verfahrensbedingungen eine hohe gleichmäßige Produktqualität gewährleistet und gleichzeitig die Vorteile einer kontinuierlichen Prozeßführung erreicht werden.

Es ist im Bereich der Lebensmittelherstellung bekannt, daß zahlreiche Herstellungsverfahren vorteilhaft unter Verwen- dung von Extrudern durchgeführt werden können, in denen bei einer kontinuierlichen Herstellung der gewünschten Produkte Einsatzmaterialien miteinander vermischt, gegart und/oder einer Stoffumwandlung unterzogen werden, wobei gleichzeitig am Extruderaustritt eine Formgebung der Produkte möglich ist. Eine bekannte Gruppe von Verfahren ist als sogenannte "Kochextrusion"bekannt, die insbesondere auf dem Gebiet der Herstellung von Snacks, backwarenähnlichen Produkten, Pro- dukten aus dem Tierfutterbereich erfolgreich eingesetzt wird. Bei der Kochextrusion wird in der Regel so gearbeitet, daß am Extruderaustritt aus dem unter Überdruck stehenden heißen Produkt unter Aufblähung des Produkts Wasser ent-

weicht, so daß geblähte (poröse), weitgehend getrocknete Produkte erhalten werden können. Die Extrudertechnologie wird außerdem z. B. auch zur kontinuierlichen Herstellung von Produkten für den Suppenbereich, beispielsweise Soßengrund- lagen und ähnliches, genutzt.

Die Extrudertechnologie wird bisher in erster Linie für Anwendungen genutzt, bei denen Nahrungsmittelmischungen mit einem hohen Anteil an Getreidestärke verarbeitet werden, wobei es im Extruder zu einer Homogenisierung der Stärkean- teile mit anderen Bestandteilen, zur Gelatinisierung der Stärke und einem Kochen der Produkte kommt. Derartige Pro- dukte sind relativ viskos, so daß im Extruder die gewünsch- ten bzw. erforderlichen Innendrucke aufgebaut werden können, wie sie für eine gute Förderung und Durchmischung in den meisten Fällen wünschenswert sind. Der Feuchtigkeitsgehalt erreicht dabei maximal Werte von 45% (Extrusion cooking, R. Gay, CRC Press, 2001, S. 47). Die Nutzung von Extrudern wird jedoch auch für andere Lebensmittelprodukte vorgeschla- gen, z. B. weitgehend wasserfreien Massen auf Fettbasis, wobei die Herstellung von Schokolademassen besonders zu erwähnen ist.

Im Falle von breiartigen Nahrungsmitteln des eingangs ge- schilderten Typs oder Saaten-, Fleisch-und Fischbreien und-pasten oder Erzeugnissen auf der Basis von Milcherzeug- nissen steht bisher noch kein kontinuierliches Verfahren unter Anwendung der Extrudertechnologie zur Verfügung. Dafür gibt es einige wesentliche Gründe, zu denen vor allem die folgenden zu zählen sind : Die für Breie/Pürees der eingangs geschilderten Art verwendeten Ausgangsmaterialien wie Gemüse und Früchte weisen einen hohen Feuchtigkeitsgehalt auf, der in der Regel deutlich über 45 Gew.-%, insbesondere über 50 Gew.-% und meist über 70 Gew.-% liegt. So liegt der Wasser- gehalt von rohen Kartoffeln normalerweise im Bereich von 75 bis 80 Gew.-%, von Gemüsen im Bereich von 85 bis 95 Gew.-% und von Obst im Bereich von 80 bis 85 Gew.-. Entsprechend

gering ist der Gehalt an Feststoffen. Da ein erheblicher Teil des Wassergehalts der Ausgangsprodukte beim Zerkleinern und/oder Kochen freigesetzt wird und die beim Zerkleinern erhaltene Masse, und zwar sowohl vor dem Kochen als auch nach dem Kochen, eine relativ niedrige Viskosität aufweist, ist sie mit Massen auf Stärkegrundlage, wie sie bisher typischerweise in Extrudern verarbeitet werden, nicht ver- gleichbar. In Extrudern wird bisher eine gewisse Mindest- viskosität benötigt, um den gewünschten Förderdruck aufbauen zu können. Außerdem ist bei den derzeit üblichen Extrudern eine gewisse Festigkeit und Zähigkeit der bearbeiteten Masse auch erwünscht, damit die Extruderschnecken, die eine erheb- liche Länge aufweisen können, von der bearbeiteten Masse abgestützt und während des Prozesses mitgetragen werden.

Eine gewisse Zähigkeit der zu bearbeitenden Masse ist auch für den in vielen Extrudern erwünschten Kneteffekt erforder- lich, der gleichzeitig eine gleichmäßigere Wärmeübertragung unterstützt. Die gewünschte Temperatur wird in vielen Ex- trudern dadurch eingeregelt, daß man den Extrudermantel, gegebenenfalls abschnittsweise, extern aufheizt, indem man Heiz- (oder ggf. auch Kühl-) Flüssigkeiten durch diesen zirkulieren läßt.

Niederviskose brei-und püreeartige Nahrungsmittel lassen sich mit den herkömmlichen Extrudern nicht ohne weiteres in der erforderlichen Qualität herstellen. Orientierende Vor- versuche für die vorliegende Erfindung zeigten, daß bei der Verwendung stark wasserhaltiger Einsatzprodukte unter der Wirkung des Extruders ein Auspressen der Feuchtigkeit (Frucht-und Gemüsesaft) erfolgt, daß im Falle von Gemüse- stücken die Komplettierung des Kochvorgang Probleme bereiten kann, und daß, in Abhängigkeit von den eingesetzten Gemüse- oder Fruchtmaterialien, die gewünschte homogene Konsistenz der hergestellten Breie und Pürees am Extruderausgang nur schwer zu erreichen ist.

Die weiteren Forschungsarbeiten zur Verwirklichung der

vorliegenden Erfindung führten jedoch zu Lösungen der ge- nannten Probleme, die eine qualitativ hochwertige Herstel- lung von breiartigen, niederviskosen Nahrungsmittelprodukten auf kontinuierliche Weise mit einer Vorrichtung vom Extru- dertyp ermöglicht.

Die Erfindung betrifft zwei Varianten eines erfindungsgemä- ßen Verfahrens gemäß den Ansprüchen 1 und 2 sowie vorteil- hafte Ausgestaltungen der beiden Verfahrensvarianten nach Maßgabe der Unteransprüche 3 bis 11.

Die Herstellung niederviskoser breiartiger Nahrungsmittel unter Verwendung von Nahrungsmittelausgangsprodukten mit einem Wassergehalt von mehr als 45 Gew.-%, insbesondere mehr als 70 Gew.-%, unter Verwendung einer Vorrichtung vom Ex- trudertyp wird dadurch möglich, daß man die Ausgangsprodukte entweder unter Überdruck, und zwar unter mechanischem Do- sier-bzw. Förderdruck, in den ersten Arbeitsabschnitt eines Extruders einführt, in dem ein Feinzerkleinern und Kochen der Ausgangsprodukte erfolgt. Der positive Förderdruck der zugeführten Materialien erhöht den Druck der Ausgangsmate- rialien im ersten Arbeitsabschnitt des Extruders und er- möglicht eine Zerkleinerung im erforderlichen Ausmaß. Die Ausgangsprodukte werden in ganzer, stückiger (z. B. gewürfel- ter), geraspelter oder gemahlener Form eingesetzt. Es kann dabei auch vorteilhaft sein, die Produkte in tiefgefrorener Form zuzugeben, da dadurch die Festigkeit und Sprödigkeit der Produkte erhöht und die Zerkleinerung erleichtert werden kann. Die Zugabe der Ausgangsprodukte kann auch in gekühlter oder gegarter Form erfolgen. In Abhängigkeit vom Typ der zu verarbeitenden Produkte werden diese nach, während oder vor der im ersten Arbeitsabschnitt ablaufenden Zerkleinerung gegart oder vorgegart, d. h. gekocht. Durch die Überdruckdo- sierung in dem ersten Arbeitsabschnitt ist es möglich, dort ein ausreichend gekochtes und zerkleinertes (weitgehend homogenisiertes) Produkt zu erhalten, das, gegebenenfalls mit weiteren Feinzerkleinerungsschritten stromab im Extru-

der, die Erreichung der gewünschten Produktqualität ermög- licht.

In Abhängigkeit vom Ausgangsmaterial kann jedoch auf die Überdruckdosierung ggf. auch verzichtet werden, d. h. es kann auch bei Atmosphärendruck dosiert werden.

Ferner kann es vorteilhaft oder auch erforderlich sein, an- stelle der Druckförderung, oder aber in Kombination damit, die in der ersten Stufe aus dem unter Druck oder drucklos zugeführten Produkt freigesetzte Flüssigkeit (Fruchtsaft, Gemüsesaft) an einer oder mehreren Stellen am Boden des jeweiligen Extruderabschnitts zu sammeln und aus dem Ex- truder abzuziehen und dann im Bypass einer späteren Stufe der Herstellung des gewünschten Nahrungsmittels wieder zuzuführen. Diese Maßnahme führt zu einer Erhöhung des Feststoffgehalts der im Extruder verarbeiteten Masse, er- möglicht eine gesonderte Behandlung des flüssigen Produkts, wobei dieses gekocht, sterilisiert oder pasteurisiert und/- oder gegebenenfalls auch konzentriert werden kann, so daß es in einer Qualität, die für das Endprodukt erforderlich ist, vor der endgültigen Produktherstellung wieder ganz oder teilweise mit der im Extruder verarbeiteten Masse vereinigt werden kann. Die Vereinigung mit der verarbeiteten Masse kann im Extruder erfolgen, das flüssige Produkt kann jedoch ganz oder teilweise auch erst dem bereits extrudierten Produkt zugemischt werden. Die genannte Vorgehensweise kann auch im Hinblick auf eine thermische Schonung empfindlicher Nahrungsmittelinhaltsstoffe im Saft von Vorteil sein, indem die Koch-und/oder Sterilisier-oder Pasteurisierschritte auf das erforderliche Minimum beschränkt werden können.

Bei beiden Varianten, oder deren Kombination, wird am Ende des ersten Arbeitsabschnittes bereits eine weitgehend homo- gene Masse erhalten, die in gewünschter Weise gegart ist.

Diese Masse wird, in der Regel unter weiterer Durchmischung und Feinzerkleinerung, im Extruder zu einem weiteren Ar-

beitsabschnitt gefördert, in dem solche Bedingungen einge- stellt werden (Temperatur, Verweilzeit), daß das im Extruder geförderte Produkt in der für das jeweilige Produkt erfor- derlichen Weise sterilisiert oder pasteurisiert wird. Bei der Arbeitsweise unter Abzweigung der freigesetzten Flüssig- keit wird diese, nachdem sie vorzugsweise einer eigenen Sterilisierungsbehandlung oder Pasteurisierung unterzogen wurde, im oder nach dem Extruder wieder mit dem sterilisier- ten (UHT-behandelten) oder pasteurisierten Produkt vereinigt und mit diesem gründlich vermischt. Anschließend kann dann eine Entgasung des gebildeten Produkts erfolgen, die zu einem dichten Brei führt und die außerdem dafür sorgt, daß im Produkt vorhandener Sauerstoff entfernt wird und sich das fertige Produkt nicht mehr in unerwünschter Weise oxidativ verändert. Der ggf. entgaste Brei, dessen Temperatur unter Gesichtspunkten der Produktqualität genau eingeregelt wird, Verläßt als brei-oder pastenförmiges Produkt den Extruder und wird entweder aseptisch direkt verpackt, oder so ver- packt, daß das Produkt anschließend noch einer In-Pack- Sterilisierung unterzogen werden kann. Ist das Produkt ein Halbfertigprodukt, das anschließend noch zu einem Endprodukt weiter verarbeitet oder in ein solches eingearbeitet werden soll, kann es auch in geeignete Behältern abgefüllt und bis zu seiner weiteren Verarbeitung zwischengelagert werden.

Das bisher in seinen Grundzügen beschriebene Verfahren kann in mannigfacher Weise modifiziert werden. So ist es einer- seits möglich, zusätzlich zu den genannten Nahrungsmittel- ausgangsprodukten in Form von ganzen, stückigen (z. B. gewür- felten), geraspelten oder gemahlenen Gemüsen, Saaten, Früch- ten oder auch Fleisch, Fisch und Erzeugnissen auf der Basis von Milcherzeugnissen weitere Bestandteile zuzumischen.

Diese Zumischung kann ganz oder teilweise am Eingang in den Extruder erfolgen, wo beispielsweise auch Trockenprodukte, z. B. Kartoffelflocken, eingesetzt werden können, die einen Teil des freigesetzten Saftes binden und dadurch den Gesamt- feuchtigkeitsgehalt der verarbeiteten Masse absenken. Weite-

re Bestandteile, die auch aus Rezepturgründen zugesetzt werden, können jedoch auch später seitlich an einer geeigne- ten Stelle in den Extruder eingespeist werden. In den mei- sten Fällen ist es wünschenswert, diese weiteren Bestand- teile während des im ersten Abschnitt ablaufenden Kochvor- gangs zuzusetzen, so daß sie während des Kochvorgangs und während des Zerkleinerns und Mischens vorhanden sind und ein gleichförmiges Produkt erhalten wird. Es liegt jedoch auch im Bereich der vorliegenden Erfindung, derartige weitere Bestandteile weiter stromab, oder gegebenenfalls auch mit dem abgezogenen und im Bypass geführten Flüssigbestandteil zuzusetzen. Z. B. können die Konsistenz beeinflussende Zusät- ze (Verdickungsmittel) mit Vorteil auch dem Flüssigzweig zugesetzt werden, wobei sie darin bei der separaten Wärmebe- handlung der Flüssigkeit eine gewisse Konsistenz ausbilden können, und mit dieser ggf. verdickten oder vorverdickten Flüssigkeit wieder in den Extruder zurückgeführt werden.

Es liegt dabei im Rahmen der vorliegenden Erfindung, als zugesetzte Bestandteile nutritionell wertgebende Inhalts- stoffe, z. B. Vitamine und Mineralstoffe, oder biologisch aktive Substanzen (z. B. Enyzme) oder Mikroorganismen zuzu- setzen. Soweit diese temperaturempfindlich sind, werden diese auf eine schonende Weise zugesetzt, z. B. erst nach den Erhitzungsstufen im Extruder und/oder dem Flüssigkeitsstrom.

Da es sich ferner gezeigt hat, daß bei den relativ nieder- viskosen Massen, die im Extruder einer Bearbeitung (Stoff- umwandlung), Garung und Förderung unterliegen, eine aus- reichende Wärmeübertragung in den gewünschten oder durch die Extruderkonstruktion vorgegebenen Zeiträumen allein durch einen Kontakt mit den erhitzten Extruderwänden unter Um- ständen nur unbefriedigende Ergebnisse liefert, ist es gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, während des Kochvorgangs und/oder während des Mischvorgangs und/oder während der Sterilisierbehandlung (UHT-Behandlung) oder Pasteurisierung aus externen Quellen Heißdampf in den

Extruder einzuführen. Der zugeführte Heißdampf unterstützt die Durchmischung, sorgt für einen schnellen vollständigen Wärmeübergang und verkürzt auf diese Weise die für die Garung und Produktbereitung erforderlichen Zeiträume. Es liegt dabei im Bereich der vorliegenden Erfindung, über- schüssige Dampfmengen bei der Entgasung oder in einer geson- derten Dampfabzugsstufe bereits vorher aus dem Extruder wieder abzuziehen.

Es liegt jedoch im Bereich der vorliegenden Erfindung, auf die Zufuhr von Heißdampf zu verzichten und die erforderliche Energie nur über Heizmäntel zuzuführen.

Die genauen Verfahrensparameter hängen zu einem erheblichen Anteil von den herzustellenden Produkten ab. Relativ harte Gemüse (Kartoffeln, Karotten) oder Saaten erfordern eine andere Koch-und Zerkleinerungsbehandlung als Früchte oder relativ faserfreie Gemüse, z. B. Blattgemüse, oder auch Fleisch und Fisch sowie Erzeugnisse auf der Basis von Milch- erzeugnissen. Die Feineinstellung der Rezepturen und die An- passung der erforderlichen Betriebsparameter hat der Fach- mann im Einzelfall durchzuführen.