Alternativen zu Protein: Wie aus Pflanzen künstliches Fleisch wird

Alternatywne proteiny są jednym z głównych trendów w budowie maszyn i urządzeń dla przemysłu spożywczego, a tym samym również na POWTECH. Jednak jak są one w ogóle produkowane? I jakie wyzwania stoją przed deweloperami produktów i konstruktorami maszyn? Krótki głęboki wgląd w fascynujący segment technologiczny.

Bez protein nic nie działa. Stanowią one fundament dla wszystkich organizmów i dostarczają naszemu ciału aminokwasy, z których budowane są mięśnie, komórki i tkanki, a także przeciwciała i hormony. Jajka, mięso, ryby i produkty mleczne są tradycyjnie ważnymi źródłami białka, ale także białka roślinne – i zyskują one coraz większe znaczenie dla światowego wyżywienia. Jednak od soi, lupiny czy ziarna pszenicy do wegańskiego zamiennika kiełbasy to długa droga, w której tkwi wiele technologii. Proteinę najpierw trzeba wyekstrahować i przetworzyć z surowców, zanim można ją „teksturyzować” jako zamiennik mięsa lub kiełbasy.

Proces zaczyna się od sortowania i oczyszczania surowców, niezależnie od tego, czy są to rośliny strączkowe, nasiona czy inne, które następnie są mielone. Po tym jeszcze stosunkowo klasycznym procesie przygotowania następuje ekstrakcja białka, którą można przeprowadzać na różne sposoby w zależności od surowca. Często odbywa się to w wielostopniowym procesie z użyciem wody lub roztworów soli, ale także stosuje się rozpuszczalniki organiczne. Surowce najpierw moczy się, aby oddzielić białka od węglowodanów i innych składników. Następnie wyodrębnione białko jest wytrącone z roztworu (koagulacja białka) i oddzielone. Ostatecznie roztwór (koncentrat lub izolat) jest bezpośrednio przetwarzany lub suszony w suszarce sprężarkowej do postaci proszku. Ten proszek stanowi podstawę do teksturyzacji – procesu, który ostatecznie prowadzi do produktu podobnego do mięsa.

Od oczyszczania soi do proszku białkowego

Sam zarys wskazuje, że na różnych etapach potrzebne są różne maszyny i urządzenia. Przyjrzyjmy się temu bliżej na przykładzie produkcji izolatu sojowego: Ziarna soi są oczyszczane, mielone i moczone w wodzie. Następnie są podgrzewane, aby uwolnić białka. Przy ekstrakcji białka dużą rolę odgrywają wirówki lub dekantery: w ich stożkowych, obracających się bębnach cząstki stałe są wypychane siłą odśrodkową na zewnątrz i tworzą warstwę na wewnętrznej ścianie bębna. Ciecz zbiera się w centrum i jest odprowadzana przez wylot. W ten sposób w pierwszym etapie ciągłe oddzielanie roztworu białka od resztek roślinnych jest możliwe. Po tym, jak rozpuszczone białko zostało „złapane” przez dodanie kwasu lub soli w formie klastrów białkowych, są one również zagęszczane w dekantorze. Aby maksymalnie wykorzystać białko i zmniejszyć obciążenie ściekami, nieoddzielone klastery białkowe są odseparowywane w dodatkowym separatorze talerzowym; działa to, ponieważ maszyna korzysta zarówno z sił odśrodkowych, jak i grawitacji.

Ostatecznie koagulowane białka są myte, a resztki kwasów neutralizowane, ponownie odwirowywane lub filtrowane. Izolat sojowy jest następnie suszony w niskiej temperaturze – na przykład w suszarkach sprężarkowych. Jak sama nazwa wskazuje, zawierająca białko ciecz jest rozpylana od góry do komory suszarki i trafia na gorący strumień powietrza, podczas gdy ciecz odparowuje, a wcześniej rozpuszczony produkt opada jako suchy proszek.

Teksturowanie to klucz do konkurencyjnego zamiennika mięsa

Wszystkie te kroki stanowią jednak jedynie przygotowanie do produkcji zamiennika mięsa! Ostatecznie dla konsumenta nie tylko zawartość i smak są decydujące, ale także odczucie przy gryzieniu i w ustach. Aby osiągnąć jak najbardziej autentyczne „doświadczenie klienta”, roślinne białka muszą być teksturyzowane. Zazwyczaj odbywa się to w specjalnych ekstruderach, gdzie najpierw miesza się i mieli różne surowce i przyprawy, aby uzyskać jednolitą konsystencję. Ta mieszanka jest dozowana do ekstrudera i podawana przez dysze z wodą. W wydłużonej maszynie obracają się jedna lub dwie śruby, które transportują materiał w kierunku otworu (matrycy) na końcu cylindrycznej komory. W ten sposób masa jest poddawana wysokiemu ciśnieniu, określonym siłom ścinającym i temperaturze, co powoduje denaturację białka – mówi się o procesie ekstrudowania gotującego. Na końcu ekstrudera produkt jest wyprowadzany przez dyszę, tworząc cienkie włókna, które są cięte na pożądaną długość. W zależności od metody można uzyskać albo suche teksturowane białka roślinne (TVP), albo takie z wysoką zawartością wody (HMMA). Te ostatnie najbardziej przypominają mięso, podczas gdy TVP przed dalszym przetwarzaniem musi być namoczone w wodzie.

Wysokie wymagania wobec techniki maszynowej

Wymagania wobec używanej technologii są wysokie: maszyny muszą być z jednej strony wystarczająco elastyczne, aby obsługiwać różne receptury i surowce. Ponadto higiena odgrywa dużą rolę – wszystkie komponenty powinny być wolne od martwych stref i łatwe do czyszczenia. Ponieważ w pierwszym etapie używane są wirówki, które muszą obsługiwać duże masy, kluczowa jest tutaj efektywność energetyczna. Dodatkowo ważne jest, aby w etapie oddzielania uzyskiwać suche substancje o możliwie najniższej wilgotności, ponieważ późniejsze suszenie jest procesem energochłonnym.

Podczas teksturowania precyzja używanych komponentów pod względem dokładności dozowania oraz parametrów procesu, takich jak ciśnienie i temperatura, ma kluczowe znaczenie. W miarę rosnącego zapotrzebowania i zwiększającej się wielkości produkcji coraz ważniejsze stają się zintegrowane procesy, w których cała linia jest optymalnie dopasowana. Również automatyzacja odgrywa tu ważną rolę. Zapewnia ona nie tylko wysoką wydajność, ale także powtarzalność procesów i pełną dokumentację parametrów produkcji.

Na POWTECH będzie można zobaczyć maszyny i rozwiązania dla całego łańcucha procesowego – od ziarna do granulatu. Nowy zakres, obejmujący oprócz proszków i materiałów sypkich także ciecz, uwzględnia holistyczne, zintegrowane podejście do łańcuchów procesowych.