Alternativen zu Fleisch: Wie aus Pflanzen künstliches Fleisch entsteht

Alternativní proteiny jsou jedním z hlavních trendových témat v strojírenství a zařízení potravinářského průmyslu a tím i na POWTECH. Ale jak jsou vůbec vyráběny? A jaké výzvy stojí před vývojáři produktů a konstruktéry strojů? Krátký hluboký ponor do fascinujícího segmentu technologií.

Bez proteinů to nejde. Jsou základem všech živých organismů a dodávají našemu tělu aminokyseliny, ze kterých jsou tvořeny svaly, buňky a tkáně, stejně jako protilátky a hormony. Vejce, maso, ryby a mléčné výrobky jsou tradičně důležitými zdroji bílkovin, ale také rostlinné proteiny – a ty získávají stále větší význam pro světové stravování. Ovšem od sójových bobů, lupin nebo zrna pšenice až po veganský náhradník masa je to dlouhá cesta, na které je zapotřebí mnoho techniky. Nejprve musí být protein extrahován z surovin a upraven, než může být „texturován“ jako náhrada masa nebo klobás.

Proces začíná tříděním a čištěním surovin, ať už jsou to luštěniny, semena nebo jiné, které jsou nejprve mleté. Následuje tento poměrně tradiční proces zpracování extrakce proteinu, která může být různá v závislosti na surovině. Často se provádí vícestupňovým procesem s vodou nebo solnými roztoky, ale také se používají organická rozpouštědla. Nejprve jsou suroviny namáčeny, aby se proteiny oddělily od sacharidů a dalších složek. Poté se oddělený protein vysráží (koagulace proteinu) a oddělí. Nakonec je roztok (koncentrát nebo izolát) přímo zpracován nebo sušen v rozprašovači na prášek. Tento prášek tvoří výchozí základ pro texturování – proces, který nakonec vede k produktu podobnému masu.

Od čištění sójových bobů po proteinový prášek

Už hrubý přehled naznačuje, že v různých krocích jsou potřeba různé stroje a zařízení. Podívejme se tedy na příklad výroby sójového izolátu podrobněji: Sójové boby jsou čištěny, mleté a namáčeny ve vodě. Poté jsou zahřívány, aby se uvolnily proteiny. Při extrakci proteinu hrají hlavní roli odstředivky nebo dekantéry: ve svých kuželovitě se zužujících rotujících bubnech jsou pevné částice stlačovány odstředivou silou ven a tvoří vrstvu na vnitřním povrchu bubnu. Tekutina se shromažďuje uprostřed a odvádí se přes výstup. Tím je v prvním kroku kontinuálně oddělován protein od rostlinných zbytků. Po nejprve rozpuštěném proteinu, který byl s přídavkem kyseliny nebo soli „vysrážen“ do proteinových vloček, jsou tyto také koncentrovány v dekantéru. Aby byl protein co nejvíce využitelný a snížilo se znečištění odpadní vody, jsou v dekantéru oddělené proteinové vločky zachycovány v dalším talířovém separátoru; funguje to díky tomu, že stroj využívá jak odstředivých sil, tak gravitace.

Na závěr jsou koagulované proteiny omyty a kyselé zbytky neutralizovány, znovu odstředěny nebo filtrovány. Sójový izolát je nakonec sušen při nízké teplotě – například v rozprašovačích. Jak název napovídá, proteiny obsahující tekutina je vstřikována shora do sušicí komory a zde se setkává s horkým proudem vzduchu, při čemž se tekutina odpaří a dříve rozpuštěný produkt nakonec padá jako suchý prášek na dno.

Teprve texturováním vzniká konkurenceschopná náhrada masa

Všechny tyto kroky však představují pouze přípravnou fázi na cestě k náhradě masa! Protože na konci nejsou pro spotřebitele rozhodující jen obsah a chuť, ale také pocit při kousnutí a v ústech. Aby bylo možné dosáhnout co nejvěrnější „zákaznické zkušenosti“, musí být rostlinné proteiny texturovány. To se obvykle provádí ve speciálních extruderech, přičemž nejprve jsou smíchány a mleté různé suroviny a koření, aby se dosáhlo jednotné konzistence. Tato směs je dávkována do extrudéru a přes sprejové trysky je přidávána voda. Ve dlouhé, válcovitém tvaru rotují jedna nebo dvě šneky, které materiál transportují směrem k otvoru (matrice) na konci válcovité komory. Tím je hmota vystavena vysokému tlaku, definovaným smykovým silám a teplotám, při nichž protein denaturuje – jedná se o proces vaření extruzí. Na konci extrudéru je produkt vytlačován tryskou, přičemž vznikají jemná vlákna, která jsou stříhána na požadovanou délku. Podle postupu lze takto vyrobit buď suché texturované rostlinné proteiny (TVP) nebo ty s vysokým obsahem vody (HMMA). Ty jsou nejvíce podobné masu, zatímco TVP je třeba před dalším zpracováním namočit do vody.

Vysoké nároky na strojní techniku

Nároky na použitou techniku jsou vysoké: stroje musí být jednak dostatečně flexibilní, aby mohly zpracovávat různé receptury a suroviny. Dále je důležitá hygiena – všechny komponenty by měly být bez mrtvých zón a snadno čistitelné. Protože v prvním kroku musí odstředivky pohánět velké objemy hmoty, hraje zde roli i energetická účinnost. Dále je důležité, aby v separačním kroku byly vytvářeny pevné látky s co nejnižším obsahem vlhkosti, protože následné sušení je energeticky náročný proces.

Při texturování je klíčová přesnost použitých komponent vzhledem k dávkovací přesnosti a procesním parametrům, jako je tlak a teplota. S rostoucí poptávkou a zvyšujícím se objemem výroby jsou stále důležitější integrované procesy, kdy je celá linka optimalizována jako celek. Také zde hraje důležitou roli automatizace, která zajišťuje nejen vysokou produktivitu, ale i reprodukovatelně konstantní procesy a bezchybné dokumentování výrobních parametrů.

Na POWTECH budou k vidění stroje a řešení pro celý procesní řetězec – od bobu po granulát. Nový rozsah, který zahrnuje kromě prášků a sypkých materiálů také kapaliny, reflektuje integrovaný, komplexní pohled na výrobní řetězce.