Veggie & Vegan - Fleischalternativen effizient herstellen

Die Herstellung von vegetarischen und veganen Fleischalternativen gehört zu den anspruchsvollen Aufgaben der modernen Lebensmittelproduktion. Denn Verbraucher erwarten von pflanzlichen Burgern, veganem Hack, Fleischersatz für Würstchen oder anderen Plant-Based-Produkten längst mehr als den bloßen Verzicht auf tierische Rohstoffe.

Geschmack, Geruch, Farbe, Textur und Mundgefühl sollen möglichst überzeugen und über unterschiedliche Produktionschargen hinweg konstant bleiben. Gleichzeitig müssen Hersteller wirtschaftlich produzieren, Rohstoffe effizient einsetzen und unterschiedlichste Rezepturen auf industriellen Anlagen reproduzierbar verarbeiten können.

Damit wird bereits die Aufbereitung der Ausgangsstoffe zu einem entscheidenden Prozessschritt.

Denn bevor ein pflanzliches Produkt geformt, erhitzt, extrudiert, verpackt oder anderweitig weiterverarbeitet werden kann, müssen seine einzelnen Bestandteile zunächst möglichst gleichmäßig zusammengeführt werden.

Die Mischtechnik für die Lebensmittelindustrie übernimmt dabei eine zentrale Aufgabe.

Moderne Fleischalternativen sind häufig komplexe Mehrkomponentensysteme. Der von entsprechende Rezepturen können aus mehr als 30 Einzelkomponenten bestehen. Diese können trocken, halbfest oder flüssig sein und sich erheblich hinsichtlich Dichte, Partikelgröße, Rheologie und Stabilität unterscheiden.

Genau diese Unterschiede machen die industrielle Verarbeitung anspruchsvoll.

Je nach Produkt und Rezeptur können beispielsweise folgende Rohstoffgruppen zusammenkommen:

• pflanzliche Proteinpulver
• Erbsenprotein
• Sojaprotein
• Weizenprotein
• Stärke und modifizierte Stärken
• pflanzliche Fasern und Ballaststoffe
• Gewürze und Gewürzmischungen
• natürliche oder synthetische Aromen
• Salz und weitere kristalline Bestandteile
• Farbstoffe und färbende Lebensmittel
• funktionelle Inhaltsstoffe
• Bindemittel und Verdickungsmittel
• Öle und Fette
• Wasser
• Emulsionen
• weitere flüssige oder pastöse Rezepturbestandteile

Dabei besteht die Herausforderung nicht nur darin, diese Zutaten irgendwie miteinander zu vermengen. Ziel ist vielmehr eine homogene, reproduzierbare und möglichst produktschonende Mischung.

Die Qualität des Mischprozesses kann sich später auf zahlreiche Eigenschaften des Endproduktes auswirken.

Bei einer industriellen Pulvermischung bedeutet Homogenität, dass die unterschiedlichen Komponenten möglichst gleichmäßig innerhalb der gesamten Charge verteilt sind.

Bei Fleischalternativen ist dies besonders relevant.

Stellen wir uns beispielsweise eine Trockenmischung aus Proteinpulver, Stärke, Fasern, Salz, Gewürzen und Aromen vor. Einige dieser Bestandteile machen einen großen Anteil der Rezeptur aus, während andere nur in kleinen Mengen vorhanden sind.

Trotzdem sollen sie möglichst gleichmäßig verteilt werden.

Eine ungleichmäßige Verteilung kann dazu führen, dass sich Teilmengen einer Charge hinsichtlich:

• Geschmack
• Farbe
• Aroma
• Salzgehalt
• Bindeverhalten
• Konsistenz
• weiterer funktioneller Eigenschaften

voneinander unterscheiden.

Eine hohe Mischhomogenität bei Fleischersatzprodukten ist deshalb nicht nur eine technische Kennzahl. Sie ist eine Voraussetzung für eine möglichst konstante Produktqualität.

Ein typisches Problem bei der Pulveraufbereitung in der Lebensmittelindustrie sind unterschiedliche Partikelgrößen und Schüttdichten.

Werden beispielsweise ein sehr feines Proteinpulver und eine deutlich gröbere Faser miteinander vermischt, können sich beide Komponenten unterschiedlich im Mischraum bewegen.

Auch Dichteunterschiede spielen eine Rolle.

Schwerere Partikel können sich anders verhalten als leichte Bestandteile. Unter ungünstigen Bedingungen besteht dadurch das Risiko einer Entmischung beziehungsweise Segregation.

Die Aufgabe guter Mischtechnik besteht deshalb nicht nur darin, zunächst Homogenität zu erzeugen. Die Mischung sollte während des Prozesses möglichst kontrolliert behandelt werden.

Insbesondere bei komplexen Rezepturen wird die Gestaltung der Produktbewegung im Mischer damit zu einem wesentlichen verfahrenstechnischen Faktor.

Eine weitere Herausforderung sind Zutaten, die nur in sehr kleinen Mengen eingesetzt werden.

Dazu gehören beispielsweise: Aromen, Gewürze, Farbstoffe, Vitamine, Mineralstoffe oder andere funktionelle Inhaltsstoffe.

Ein Kilogramm einer solchen Komponente muss gegebenenfalls innerhalb einer erheblich größeren Gesamtmenge möglichst gleichmäßig verteilt werden.

Das Mischsystem muss deshalb sowohl Hauptkomponenten als auch kleinere Rezepturbestandteile zuverlässig erfassen.

Gerade für die Herstellung veganer Lebensmittel kann dies entscheidend sein, weil Geschmack und sensorische Wahrnehmung häufig durch relativ kleine Mengen hochwirksamer Zutaten beeinflusst werden.

Eine der größten Herausforderungen bei pflanzlichen Fleischalternativen ist die Textur.

Ein Burger soll einen bestimmten Biss besitzen. Veganes Hack soll sich verarbeiten und formen lassen. Eine pflanzliche Wurst benötigt wiederum andere strukturelle Eigenschaften.

Neben der eigentlichen Proteinstruktur spielen dafür weitere Komponenten eine Rolle.

Fasern können beispielsweise eingesetzt werden, um bestimmte Struktureigenschaften zu unterstützen. Stärke, Bindemittel und weitere funktionelle Zutaten beeinflussen ebenfalls die spätere Konsistenz.

Damit zeigt sich ein weiterer Aspekt moderner Plant-Based-Food-Produktion: Nicht nur klassische Proteinpulver müssen verarbeitet werden. Auch unterschiedlich strukturierte pflanzliche Bestandteile können Teil komplexer Rezepturen sein.

Viele Fleischersatzrezepturen bestehen nicht ausschließlich aus trockenen Pulvern.

Neben Proteinpulvern, Fasern und Gewürzen können beispielsweise: Öle, Wasser, Emulsionen oder Flüssigaromen Bestandteil des Prozesses sein. Damit steigt die verfahrenstechnische Komplexität.

Eine Flüssigkeit muss möglichst gleichmäßig auf eine große Oberfläche beziehungsweise innerhalb einer Pulvermischung verteilt werden. Erfolgt die Zugabe ungünstig, können lokal stark befeuchtete Bereiche entstehen.

Je nach Rohstoff und Verfahren können daraus Agglomerate oder ungleichmäßige Konsistenzen entstehen. Deshalb ist die Flüssigkeitszugabe beim Pulvermischen ein wichtiger Aspekt bei der Auslegung entsprechender Prozesse.

Dabei muss eine Agglomeration nicht grundsätzlich unerwünscht sein.

Im Gegenteil: Das gezielte Agglomerieren von Pulvern kann eine gewünschte verfahrenstechnische Funktion erfüllen.

Bei der Agglomeration werden kleinere Partikel gezielt zu größeren Strukturen zusammengeführt. Dadurch können sich beispielsweise Eigenschaften wie:

• Fließfähigkeit
• Dosierbarkeit
• Handhabung
• Staubverhalten
• Löslichkeit beziehungsweise Dispergierbarkeit

verändern.

Entscheidend ist also die Kontrolle über den Prozess.

Ein moderner Mischer für die Lebensmittelindustrie kann deshalb mehr leisten als das reine Vermengen verschiedener Pulver. Je nach Ausführung und Prozessführung können Mischen, Flüssigkeitszugabe, Dispergieren und Agglomerieren miteinander verbunden werden.

Eine weitere grundsätzliche Frage bei der Herstellung von Fleischalternativen betrifft die Prozessführung. Grundsätzlich können Rohstoffe chargenweise oder kontinuierlich aufbereitet werden.

Kontinuierliche Prozesse können bei großen Produktionsmengen Vorteile bieten. Bei sehr komplexen Rezepturen ergeben sich jedoch zusätzliche Herausforderungen.

Häufige Rezepturwechsel und eine steigende Zahl von Einzelkomponenten können die Umsetzung kontinuierlicher Mischprozesse erschweren. Als mögliche Lösung wird dort die chargenweise Herstellung einer Zwischenkomponente aus einem Großteil der Feststoffe beschrieben.

Für Produzenten mit: vielen Rezepturen, häufigen Produktwechseln, wechselnden Chargengrößen oder unterschiedlichen Geschmacksvarianten kann die Flexibilität eines Chargenprozesses daher besonders interessant sein.

In der Lebensmittelindustrie endet die Bewertung eines Mischsystems nicht bei der eigentlichen Mischqualität.

Auch die Zeit zwischen zwei Chargen ist entscheidend.

Produziert ein Hersteller beispielsweise zunächst eine kräftig gewürzte Burger-Rezeptur und anschließend ein geschmacklich deutlich milderes Produkt, müssen Rückstände der vorherigen Produktion zuverlässig entfernt werden.

Hinzu kommen Anforderungen an:

• Lebensmittelhygiene
• Allergenmanagement
• Kreuzkontaminationsvermeidung
• Reinigbarkeit
• Anlagenverfügbarkeit
• dokumentierbare Prozesse

Damit wird die Konstruktion des Mischers selbst relevant.

Glatte Oberflächen, gute Zugänglichkeit, geringe Restmengen und möglichst wenige schwer zugängliche Bereiche können die Reinigung erheblich erleichtern. Hygienisches Design in der Lebensmittelindustrie ist deshalb nicht nur eine Frage der Sauberkeit, sondern auch der Wirtschaftlichkeit.

Neben Rohstoffkosten gewinnen auch Energieverbrauch und Ressourceneffizienz zunehmend an Bedeutung. Bei der Betrachtung eines industriellen Mischprozesses sollte deshalb nicht nur die installierte Antriebsleistung betrachtet werden.

Entscheidend ist vielmehr das Zusammenspiel aus:

Mischzeit × Energiebedarf × Chargengröße × erreichter Mischqualität

Ein Mischprozess, der eine gewünschte Homogenität in kurzer Zeit erreicht, kann wirtschaftlich Vorteile gegenüber einem Verfahren bieten, das für dasselbe Ergebnis wesentlich länger betrieben werden muss. Damit wird energieeffiziente Mischtechnik sowohl unter wirtschaftlichen als auch unter ressourcenbezogenen Gesichtspunkten interessant.

Eine Rezeptur, die im Labor funktioniert, ist noch kein stabiler industrieller Produktionsprozess. Beim Scale-up müssen zahlreiche Parameter berücksichtigt werden:

Rohstoffe müssen zuverlässig dosiert werden. Die Reihenfolge der Zugabe kann relevant sein. Mischzeiten müssen definiert werden. Flüssigkeiten müssen gegebenenfalls kontrolliert eingebracht werden. Der Austrag muss funktionieren. Anschließend muss die Anlage wieder effizient für die nächste Charge vorbereitet werden.

Die industrielle Herstellung von Fleischalternativen ist deshalb immer eine Kombination aus Lebensmitteltechnologie und Verfahrenstechnik. Genau hier kommt die Auswahl des richtigen Mischsystems ins Spiel.

Aus diesen Herausforderungen lässt sich ein Anforderungsprofil für moderne Mischtechnik ableiten.

Ein Industriemischer für vegane und vegetarische Lebensmittel sollte idealerweise unterschiedliche Rohstoffe verarbeiten können und gleichzeitig eine hohe Prozessflexibilität ermöglichen.

Besonders relevant sind:

Hohe Mischhomogenität

Groß- und Kleinkomponenten sollten möglichst gleichmäßig verteilt werden können.

Verarbeitung unterschiedlicher Konsistenzen

Pulver, Granulate und – je nach Verfahren – flüssige oder pastöse Komponenten stellen unterschiedliche Anforderungen an das Mischsystem.

Flüssigkeitszugabe

Öle, Wasser, Emulsionen oder Aromen sollten kontrolliert in den Prozess integriert werden können.

Produktschonende Verarbeitung

Empfindliche Bestandteile sollten nicht unnötig mechanisch belastet werden.

Kurze Mischzeiten

Eine schnelle Erreichung der gewünschten Mischqualität erhöht den möglichen Durchsatz.

Energieeffizienz

Die notwendige Produktbewegung sollte mit einem möglichst effizienten Energieeinsatz erreicht werden.

Gute Restentleerung

Weniger Rückstände bedeuten weniger Produktverlust und können die anschließende Reinigung erleichtern.

Hygienisches Design

Ein für Lebensmittel geeigneter Mischer muss sich zuverlässig und möglichst schnell reinigen lassen.

Flexibilität

Unterschiedliche Rezepturen und Chargengrößen sollten möglichst wirtschaftlich verarbeitet werden können.

Komplexe Lebensmittelrezepturen verlangen nach mehr als einem klassischen Mischprozess. Unterschiedliche Schüttdichten, feine Pulver, strukturierte Fasern, Kleinstkomponenten und Flüssigkeiten müssen innerhalb einer Charge kontrolliert zusammengeführt werden. Gleichzeitig zählen kurze Prozesszeiten, reproduzierbare Qualität, geringer Energieeinsatz und eine schnelle Reinigung.

Genau dafür wurde der Glaxiaris® von GloMix entwickelt.

Der Glaxiaris® folgt keinem klassischen horizontalen oder vertikalen Mischprinzip. Seine Konstruktion verbindet eine kugelförmige Mischkammer mit einer um 23° geneigten Mischachse. Zusammen mit den Mischwerkzeugen entsteht eine dreidimensionale Produktbewegung, die den gesamten Mischraum aktiv nutzt.

Das Ergebnis ist kein bloßes Vermengen der Rohstoffe, sondern ein kontrollierter, intensiver und gleichzeitig effizienter Mischprozess.

Die Mischachse des Glaxiaris® ist bewusst um 23° geneigt. Diese Geometrie verändert die Bewegung des Mischgutes grundlegend. Das Produkt wird nicht ausschließlich horizontal oder vertikal bewegt, sondern kontinuierlich durch unterschiedliche Bereiche der kugelförmigen Mischkammer geführt.

Es entstehen axiale, radiale und tangentiale Bewegungen. Dadurch wird das Produkt immer wieder neu orientiert, umgewälzt und miteinander in Kontakt gebracht. Tote Zonen werden vermieden und die gesamte Charge wird aktiv in den Mischprozess einbezogen.

Für komplexe Rezepturen ist genau diese dreidimensionale Produktbewegung entscheidend. Denn Komponenten mit unterschiedlichen Partikelgrößen oder Schüttdichten müssen nicht nur bewegt, sondern zuverlässig miteinander verteilt werden.

Ein weiteres Kernmerkmal des Glaxiaris® sind zwei unabhängig regelbare Mischwerkzeuge auf einer Achse.

Damit lassen sich innerhalb des Mischraums unterschiedliche mechanische Aufgaben miteinander kombinieren. Während das Hauptrührwerk für die großräumige Bewegung der Charge sorgt, kann ein zusätzliches Werkzeug gezielt intensivere Misch-, Dispergier- oder Bearbeitungsaufgaben übernehmen.

Das schafft Prozessfreiheit. Statt jede Rezeptur mit einer einzigen festen Werkzeugbewegung zu behandeln, können die Mischbewegungen an die Eigenschaften des Produktes angepasst werden.

Für die Lebensmittelproduktion bedeutet das vor allem eines: mehr Kontrolle über den Prozess.

Bei komplexen Rezepturen entscheidet die Homogenität darüber, ob jede Teilmenge einer Charge dieselben Eigenschaften besitzt.

Der Glaxiaris® erreicht eine Mischhomogenität von über 99%.

Das ist besonders relevant, wenn Hauptkomponenten und Kleinstmengen innerhalb derselben Rezeptur verarbeitet werden. Pflanzliche Proteine, Stärke, Fasern, Gewürze, Aromen oder funktionelle Inhaltsstoffe müssen nicht nur in den Mischer gegeben werden. Sie müssen anschließend möglichst gleichmäßig über die gesamte Charge verteilt sein.

Genau hier spielt die dreidimensionale Produktbewegung des Glaxiaris® ihre Stärke aus. Eine hohe Homogenität schafft reproduzierbare Prozesse und damit eine belastbare Grundlage für konstante Produktqualität.

Moderne Lebensmittelrezepturen bestehen selten ausschließlich aus trockenen Komponenten.

Öle, Wasser, Emulsionen oder Flüssigaromen gehören bei vielen Produkten selbstverständlich zur Formulierung.

Der Glaxiaris® integriert diese Bestandteile direkt in den Mischprozess.

Flüssigkeiten können während des laufenden Mischvorgangs in die Mischkammer eingebracht und unmittelbar in der bewegten Produktmasse verteilt werden.

Das erweitert den Prozess deutlich über klassisches Trockenmischen hinaus. Proteinpulver können mit Ölen kombiniert, Trockenmischungen gezielt befeuchtet oder Gewürz- und Aromakomponenten mit Flüssigkeiten verarbeitet werden. Ebenso lassen sich Flüssigkeitszugabe und Agglomerationsprozesse miteinander verbinden.

Mischen, Dispergieren und Agglomerieren werden damit nicht als isolierte Einzelprozesse betrachtet, sondern können innerhalb eines abgestimmten Systems zusammengeführt werden.

Hohe Mischleistung bedeutet nicht automatisch hohe mechanische Belastung.

Gerade bei Lebensmitteln müssen empfindliche Komponenten kontrolliert behandelt werden. Kräuter, Gewürze, Fasern oder andere strukturierte Rohstoffe können durch unnötige Reibung oder intensive mechanische Beanspruchung beschädigt werden.

Der Glaxiaris® verfolgt deshalb einen anderen Ansatz: Die notwendige Mischwirkung entsteht durch Geometrie, Produktbewegung und gezielte Werkzeugwirkung.

Die kugelförmige Mischkammer reduziert Reibungsflächen, während die geneigte Achse und die Werkzeuge das Produkt kontrolliert durch den Mischraum bewegen. So entsteht intensive Durchmischung dort, wo sie erforderlich ist – ohne den gesamten Prozess durch unnötig hohe mechanische Energie zu belasten.

Energieeffizienz beginnt bei der Konstruktion einer Maschine.

Beim Glaxiaris® sind Mischraum, Achsgeometrie und Werkzeuganordnung darauf ausgelegt, die eingebrachte Energie möglichst direkt für die Produktbewegung zu nutzen. Die kugelförmige Mischkammer reduziert Widerstand und Reibung. Gleichzeitig sorgt die 23° geneigte Achse dafür, dass das Produkt aktiv durch den gesamten Mischraum bewegt wird.

Das führt zu kurzen Mischzeiten und einem effizienten Energieeinsatz.

Gerade in industriellen Produktionsprozessen ist dieser Punkt entscheidend. Denn Wirtschaftlichkeit entsteht nicht allein durch eine hohe Stundenleistung, sondern durch das Verhältnis von Mischqualität, Prozesszeit und Energiebedarf.

In flexiblen Lebensmittelproduktionen wechseln Rezepturen regelmäßig. Damit wird die Reinigung zu einem direkten Bestandteil der Anlagenproduktivität.

Der Glaxiaris® ist konsequent auf schnelle und kontrollierbare Reinigungsprozesse ausgelegt. Die Anlage ermöglicht eine manuelle Trockenreinigung sowie optional eine automatisierte Nassreinigung. Die glatten Oberflächen und die gut zugängliche Mischkammer unterstützen einen schnellen Produktwechsel.

Das reduziert Stillstandszeiten zwischen zwei Chargen und vereinfacht die Umstellung auf neue Rezepturen. Bei Produkten mit unterschiedlichen Geschmacksrichtungen, Farben, Allergenen oder funktionellen Bestandteilen ist diese Flexibilität ein wesentlicher Teil eines wirtschaftlichen Produktionskonzeptes.

Der Glaxiaris® ist nicht auf eine einzelne Produktionsgröße oder eine einzige Produktkategorie ausgelegt. Das System steht in unterschiedlichen Baugrößen zur Verfügung und deckt damit Anwendungen von kleineren Chargen bis hin zu industriellen Produktionsvolumina ab. Das ist insbesondere bei neuen Produktkategorien relevant.

Viele Plant-Based-Produkte beginnen zunächst mit kleineren Produktionsmengen. Mit wachsendem Markterfolg steigt anschließend der Bedarf an größeren Chargen und höheren Produktionsleistungen. Eine skalierbare Mischtechnologie schafft hier die Möglichkeit, Prozesse über unterschiedliche Produktionsstufen hinweg weiterzuentwickeln.

Die Herstellung pflanzlicher Fleischalternativen vereint nahezu alle Herausforderungen moderner Mischtechnik: unterschiedliche Proteinpulver, Fasern, Stärke, Gewürze, Kleinstkomponenten und Flüssigkeiten treffen innerhalb des Mischprozesses aufeinander.

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