Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Sojaquark unter Mikrowellenbehandlung.

Sojaquark wurde früher durch Zusatz von Calciumsulfat, Calciumchlorid oder diesen anorganischen Chemikalien ähnlichen Substanzen zu heißer Sojamilch hergestellt. Diese Koagulationsmittel erwiesen sich als sehr wirksam. Nach der Koagulation wird der Quark durch Pressen von der Molke befreit und geformt. Dieses althergebrachte Herstellungsverfahren ist ausschließlich auf eine diskontinuierliche Fahrweise ausgerichtet.

In den 60er Jahren wurde ein neues Koagulationsmittel vom sauren Typ entwickelt, Glucono-delta-lacton, das im folgenden als "GDL" bezeichnet wird. Damit erhält man einen gleichförmigen, feinkörnigen Sojaquark. Bei Verwendung von GDL als Koagulationsmittel verfährt man bei der Sojaquarkherstellung üblicherweise wie folgt: Nach dem Kochen und Filtrieren kühlt man die Sojamilch auf Raumtemperatur ab, setzt ihr GDL zu und mischt es gründlich ein. Diese Mischung aus Sojamilch und Koagulationsmittel füllt man dann in Verpackungsbehälter, die dann über geraume Zeit in ein Heißwasserbad mit konstanter Temperatur eingetaucht werden, bis sich der Quark bildet. Dieses Verfahren wurde so weit entwickelt, daß man danach Sojaquark kontinuierlich herstellen kann. Bezüglich der Verwendung von GDL bei der Herstellung von Sojaquark gehören die folgenden US-Patentschriften zum Stand der Technik: 4,000,326; 4,140,811; 4,514,433; 4,537,789; 4,585,665; 4,636,398; 4,789,556; 4,826,701 und 4,828,869.

GDL leitet sich von Glucose ab und bildet weiße, geruchlose Kristalle. Es wird in der Lebensmittelindustrie in großem Umfang als Säuerungsmittel genutzt. In Wasser hydrolysiert es und zerfällt zu Gluconsäure, der eigentlich als Säuerungsmittel aktiven Substanz. Ganz analog ist die Gluconsäure auch bei der Koagulation von Sojaquark das aktive Koagulationsmittel.

In Pulverform ist GDL stabil. Es löst sich sehr gut in Wasser. Setzt man es Wasser zu, so hydrolysiert es langsam zu einer Gleichgewichtsmischung aus Gluconsäure und deren delta- und gamma-Lactonen, wie die folgende Gleichung zeigt.

Bei Raumtemperatur erfolgt innerhalb von etwa drei Stunden vollständige Hydrolyse. Figur 1 zeigt das Ausmaß der Säurebildung mit steigender Zeitdauer für gepufferte wäßrige GDL-Lösungen bei verschiedenen Konzentrationen bei 20ºC. Aus einem Vergleich der Kurven Nr. 1 und Nr. 2 der Figur 1 ergibt sich, daß bei Lösungen gleicher Konzentration die Hydrolyseanfangsgeschwindigkeit bei einer neutraleren Lösung viel höher ist als bei einer saureren Lösung. Da Gluconsäure das Koagulationsmittel ist, ergibt sich durch die höhere Gluconsäure-Freisetzungsgeschwindigkeit sofort eine höhere Koagulationsmittelkonzentration und nach einer beliebigen Gesamtzeitdauer nach dem Gluconsäurezusatz ein längerer Zeitraum zur Diffusion der höheren Koagulationsmittelkonzentration durch die Sojamilch. Ferner läßt sich die Schlußfolgerung ziehen, daß die in einer ungepufferten Lösung mit fortschreitender Hydrolyse gebildete Gluconsäuremenge die nachfolgende GDL-Hydrolysegeschwindigkeit herabsetzen wird. Im Gegensatz dazu führt eine Verarmung an Gluconsäure, wie sie bei der Entfernung von Gluconsäure aus der durch diese zu Sojaquark koagulierenden Sojamilch auftritt, zu stärkerer Lactonhydrolyse.

Eine andere bemerkenswerte Eigenschaft der GDL- Hydrolysegeschwindigkeit läßt sich unter Bezugnahme auf Figur 2 näher untersuchen, in der für eine 1%ige wäßrige GDL-Lösung bei Temperaturen von 5º, 20º, 50º und 90ºC der Hydrolysegrad in Form des pH-Werts der Lösung gegen die Zeit aufgetragen ist. Diese Kurven zeigen alle umgekehrtes Exponentialverhalten, d.h. die Geschwindigkeit steigt in der Anfangsphase schnell an, erreicht ein Maximum und fällt dann auf einen Minimalwert ab, wobei dieses Merkmal bei höheren Temperaturen von 50ºC und 90ºC stärker ausgeprägt ist. Dabei ist zu erkennen, daß bei 90ºC bereits nach einer Zeitdauer von nur etwa 5 Minuten ein Gleichgewichts-pH-Wert von 2,5 - 2,6 erreicht wird. Daher ist es zur Erzielung der maximalen GDL-Hydrolysegeschwindigkeit ganz besonders vorteilhaft, die Koagulation bei einer Temperatur von etwa 90ºC durchzuführen.

In Japan führt man bei der technischen Herstellung von Sojaquark, der im Japanischen "Tofu" genannt wird, die Koagulation bei 80º - 90ºC mit Hilfe eines Heißwasserbads und mit einer Eintauchzeit von 40 - 50 Minuten durch, wodurch man gute Koagulationsergebnisse erhält. Die Gerätschaften für ein Heißwasserbad für die kontinuierliche Herstellung sind jedoch kompliziert und teuer. Außerdem sinkt aufgrund der zur Überführung von Wärme aus dem Heißwasserbad in die Behälter mit der flüssigen Mischung aus Sojamilch und Koagulationsmittel zwecks Erhöhung der Temperatur der Flüssigkeit benötigten Zeit die Produktionsleistung.

In der japanischen Patentschrift Nr. 61-19465, deren Gegenstand nicht in einem technischen Verfahren ausgeführt ist, ist bereits vorgeschlagen worden, eine Mischung aus Sojamilch und Koagulationsmittel mittels Mikrowellenenergie zu erhitzen, jedoch nicht mit der Absicht, das Erhitzen besser als das Erhitzen mit einem Heißwasserbad auf die Eigenschaften des Koagulations mittels abzustimmen. In der japanischen Patentschrift 61-19465 handelt es sich bei dem Koagulationsmittel um Bitterlauge oder Glucan, einem Polysaccharid aus Glucose. Es wird behauptet, daß die Koagulation nach Vorerhitzen der Sojamilch auf 65ºC und Mischen der vorerhitzten Sojamilch mit Koagulationsmittel und anschließender einminütiger Einstrahlung von Mikrowellenenergie zwecks Erhitzen der Mischung auf 85ºC vollständig ist. Ferner wird behauptet, daß man alternativ dazu die heiße, frisch hergestellte Sojamilch zunächst auf eine Temperatur unter derjenigen, bei der Koagulation auftritt (etwa 10ºC für Bitterlauge und etwa 25ºC für Glucan), abkühlen, dann mit dem Koagulationsmittel mischen und schließlich nach dem Abfüllen in Behälter oder beim Durchpumpen durch ein Rohr etwa zwei Minuten lang Mikrowellenenergie aussetzen kann, wodurch die Mischung zur Vervollständigung der Koagulation auf 80ºC erhitzt wird. Dort werden jedoch die zur Gewährleistung eines guten Produkts einzuhaltenden Verfahrenbedingungen nicht definiert. Beispielsweise finden sich keinerlei Angaben über den auf die flüssige Masse, welches Gewicht sie auch haben mag, zu übertragenden Betrag an Mikrowellenenergie. Außerdem ist es nicht glaubwürdig, daß man nach einem ein oder zwei Minuten langen Koagulationsprozeß einen annehmbaren Tofu erhalten kann.

In der britischen Patentanmeldung 2 155 751A versetzt man Sojamilch mit GDL. Die Mischung wird mit dem Ziel, sie 20 bis 30 Minuten lang bei 80 bis 90ºC zu halten und dadurch Quark zu bilden, ein bis zwei Minuten lang gekocht und 20 Minuten lang stehengelassen. Mit Sojamilch gemischte Quarkstücke werden beispielsweise analog der zunächst vorgenommenen Koagulationsverfahrensweise koaguliert.

Die Erfindung ist in Anspruch 1 dargelegt, wobei Fakultativmerkmale in den Unteransprüchen definiert sind.

Durch einen einer geeigneten Dosis entsprechenden kurzen Mikrowellenenergiestoß steigt die Temperatur der Flüssigkeit aus Koagulationsmittel und Sojamilch rasch auf ein gewünschtes Niveau an. Der einzusetzende Mikrowellenenergiebetrag läßt sich aus den dielektrischen und thermischen Eigenschaften der Sojamilch errechnen. Durch das Mikrowellenerhitzen soll die Flüssigkeit möglichst schnell auf Temperaturen gebracht werden, bei denen die GDL-Hydrolysegeschwindigkeit hoch genug ist, um eine beträchtliche Menge Gluconsäure freizusetzen. Infolge der Bestrahlung mit einem kurzen Mikrowellenenergiestoß ergibt sich in der Flüssigkeit eine Temperaturverteilung, die jedoch das Verfahren nicht nachteilig beeinflußt.

Man kann die Temperatur zwecks Fortsetzung und Vervollständigung der Koagulation beispielsweise nach einem der drei folgenden wahlweisen Wärmezuführungsverfahren aufrechterhalten:

(1) Kontinuierliche Bestrahlung mit möglichst wenig zur obengenannten Aufrechterhaltung der Temperatur erforderlicher Mikrowellenenergie.

(2) Heißwasserbad mit konstanter Temperatur.

(3) Warmer Raum mit Lagerregalen, in dem Heißluft mit konstanter Temperatur umläuft.

Eine weitere Alternative besteht in der Verwendung einer Kombination der obengenannten Verfahren (2) und (3). Die Wahl ist nach einer Wirtschaftlichkeits analyse hinsichtlich Investitions- und Produktionskosten eines Verfahrens zu treffen.

Fig. 1 zeigt einen bereits veröffentlichten Satz von Auftragungen der Hydrolyse von wäßrigen GDL-Lösungen bei 20ºC, gemessen als Änderung in Prozent Gluconsäure über die Zeit;

Fig. 2 zeigt einen bereits veröffentlichten Satz von Auftragungen des GDL-Hydrolysegrads, gemessen an einer 1%igen GDL-Lösung als Änderung des pH-Werts über die Zeit bei verschiedenen Temperaturen; und

Fig. 3 zeigt ein Fließbild eines erfindungsgemäßen Verfahrens.

Als Ausführungsbeispiel kann die vorliegende Erfindung bei der Herstellung von Sojaquark die Form des Produktionsschemas, das sich aus den in Figur 3 dargestellten Verfahrensschritten zusammensetzt, annehmen.

Gemäß Schritt 1 in Figur 3 werden trockene Sojabohnen mit Wasserstrahlen oder in einem geeigneten Waschtank gewaschen. Sie werden dann gemäß Schritt 2 in einen Einweichtank eingebracht und nach Zugabe von genügend Wasser so lange stehengelassen, bis die Bohnen auf ihre Maximalgröße aufgequollen sind. Nach dem Aufquellen der Bohnen auf Maximalgröße gibt man viel Wasser zu. Diese Masse wird gemäß Schritt 3 zum Mahlen in eine Mahlvorrichtung eingespeist, wonach die gemahlenen Bohnen einem Vorratstank zugeführt werden, der auch als Heizwanne dient. Die gemahlene Masse wird dann gemäß Schritt 4 zum Sieden erhitzt und noch 3 - 8 Minuten bei 100ºC gehalten und anschließend gemäß Schritt 5 mittels einer Drehtrommel, eines Schwingsiebs oder einer anderen Vorrichtung zur Abtrennung der Feststoffe von der Flüssigkeit futriert, wobei es sich bei der Flüssigkeit um die Sojamilch handelt. In Schritt 6 werden die Feststoffe mit Wasser gewaschen, zusammen mit dem Waschwasser erhitzt und filtriert, wonach die Lauge mit der Sojamilch aus Schritt 5 vereinigt wird. Die Sojamilch wird dann einem Vorratstank zugeführt, gemäß Schritt 7 dort abgekühlt und der Feststoffgehalt durch Zugabe von weiterem Wasser zur Sojamilch auf eine gewünschte Konzentration eingestellt. Im darauffolgenden Schritt 8 wird die Sojamilch zusammen mit einer geeigneten Menge Koagulationsmittel in einem Mischtank eingetragen und gut vermischt. Die Mischung aus Koagulationsmittel und Sojamilch kann nun gemäß Schritt 9 kontinuierlich einer Verpackungsmaschine zugeführt werden, in der offene Kunststoffbecher oder -behälter mit einer zum Verkauf in Supermärkten geeigneten Größe mit der Mischung aus Koagulationsmittel und Sojamilch befüllt und anschließend jeweils mit einer Kunststoffolie verschlossen und mit einem Schnappdeckel aus Kunststoff versehen werden. Die gefüllten Becher werden dann gemäß Schritt 10 auf einem Förderband mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit durch einen Mikrowellenerhitzungs-Tunnelofen transportiert. Anstelle eines Tunnels können auch hintereinandergeschaltete Mikrowellenöfen in Kastenform die Aufgabe gleich gut und auf kontinuierliche Weise erfüllen. Das Erhitzen bei konstanter Temperatur zwecks Koagulation und Bildung des Sojaquarks gemäß Schritt 11 erfolgt durch Überführen der Produkte aus Schritt 10 in zwei warme Räume, die wie oben bereits erwähnt bei bestimmten Temperaturen gehalten werden, in denen sie, wie ebenfalls oben bereits erwähnt wurde, über vorbestimmte Zeiträume aufbewahrt werden. Die fertigen Produkte werden dann gemäß Schritt 12 abgekühlt und in einem Kühlraum gelagert.

Bei allen in Verbindung mit der vorliegenden Erfindung durchgeführten Versuchen wurde die Sojamilch für jeden Versuch auf die folgende völlig gleiche Art und Weise hergestellt. 454 g (1 lb) trockene Sojabohnen wurden abgewogen und in einen Tank gefüllt. Nach Zugabe von genügend Wasser wurde die Masse stehengelassen, bis die Sojabohnen so weit wie möglich aufgequollen waren. Danach wurde der Masse weiteres Wasser zugesetzt, so daß die gequollenen Sojabohnen naß gemahlen werden konnten. Dann wurde die gemahlene Masse zum Sieden erhitzt und noch 3 - 8 Minuten bei 100ºC gehalten. Anschließend wurde die Masse heiß filtriert und das Filtrat als Sojamilch aufbewahrt. Nach Zugabe von Wasser zum Filterkuchen wurde die erhaltene Mischung zwecks Sekundärextraktion zum Sieden erhitzt. Das aus der Mischung erhaltene Filtrat wurde mit der Primärcharge Sojamilch vereinigt. Bei dieser Schrittabfolge wurde insgesamt ein dem Vierfachen des Volumens der trockenen Sojabohnen entsprechendes Wasservolumen verwendet.

Vor der Verwendung der Sojamilch zur Herstellung von Sojaquark wurde ihr Feststoffgehalt geprüft und eingestellt. Aus einer Vergleichsversuchsreihe war bestimmt worden, daß ein Feststoffgehalt von etwa 10 - 14%, insbesondere 10,5 - 13,8%, Sojaquarkprodukte hervorragender Qualität ergab. Bezüglich der bei jedem Versuch zur Herstellung von Sojaquark verwendeten Menge des Koagulationsmittels GDL wurde die Richtlinie der GDL- Hersteller übernommen, d.h. es wurde eine etwa 0,3 - 0,5 Gew. -% des Gewichts der Sojamilch entsprechende Menge GDL verwendet. Es stellte sich heraus, daß sich bei Verwendung einer Mischung aus GDL und mindestens einem Salz eines zweiwertigen Metalls als Koagulationsmittel eine gewisse Verbesserung der Verarbeitungsbedingungen und der Produktqualität erzielen ließ; insbesondere erhält man einen festeren Sojaquark mit einem weniger sauren Geschmack. Als derartige Salze sind Calciumsulfat, Calciumchlorid, Calciumphosphat und Magnesiumchlorid bevorzugt. Sie können zusätzlich zu den etwa 0,3 - 0,5 Gew. -% GDL verwendet werden oder das GDL teilweise ersetzen. Typische Zusammensetzungen einer Koagulationsmittelmischung bestehen aus etwa 70% GDL, etwa 20 - 25% Calciumsulfat und etwa 10 - 5% Magnesiumchlorid. Andere typische Zusammensetzungen enthalten etwa 70 - 75% GDL und etwa 30 - 25% Calciumsulfat.

In einer Vergleichsversuchsreihe wurde Sojaquark durch Erhitzen von Sojamilch mit Koagulationsmittel bzw. einer Koagulationsmittelmischung in einem Umluftofen bei konstanter Temperatur und ohne jegliches Mikrowellenerhitzen durchgeführt. Dabei erwies sich ein Erhitzen bei einer konstanten Temperatur im Bereich von etwa 80 - 90ºC über einen Zeitraum von etwa 40 - 50 Minuten als zufriedenstellend. In der Regel wurde festgestellt, daß zur Herstellung von Sojaquark guter Qualität bei 80ºC 50 Minuten lang und bei 90ºC 40 Minuten lang erhitzt werden muß. Das Gewicht der Probe wurde dabei im Bereich von 57 - 284 g (2 - 10 Unzen) variiert.

Bei der zur Erläuterung der vorliegenden Erfindung vorgenommenen Versuchsreihe wurden ein Mikrowellenofen und ein nachgeschalteter Umluftofen als Simulation eines warmen Raums verwendet. Die vom Mikrowellenofen abgegebene Leistung betrug 350 Watt. Wie bei den Vergleichsversuchen wurde das Gewicht der Proben, also der Mischung aus Sojamilch und Koagulationsmittel, im Bereich von 57 - 284 g (2 - 10 Unzen) variiert.

Der Zeitraum, für den jede Probe der Mikrowellenenergie ausgesetzt wurde, wurde so berechnet, daß die Temperatur des Inneren der Sojamilch auf etwa 75º - 85ºC anstieg. Eine Variation der örtlichen Temperaturen in der Flüssigkeit hatte keine negativen Auswirkungen auf das Endergebnis der Sojaquarkbildung.

Eine durchschnittliche Bestrahlungszeit von 80 Sekunden pro 99 g (3,5 Unzen) Sojamilch lieferte gute Ergebnisse, wobei ein Betriebsbereich von etwa 60 - 100 Sekunden ein Produkt guter Qualität ergab. Beim Austreten einer Probe aus dem Mikrowellenofen war zu beobachten, daß die Sojamilch sich beträchtlich verdickt hatte und zu einer schweren Masse geworden war. Danach wurde die Probe in den Umluftofen eingebracht. Dabei war die Temperatur im Umluftofen auf 85ºC eingestellt. Im Umluftofen wurde die Koagulation der Sojamilch vollendet und Sojaquark gebildet, wonach die Probe gekühlt gelagert werden konnte. Es wurde festgestellt, daß eine Heizperiode von etwa 20 - 35 Minuten im Umluftofen Sojaquark guter Qualität lieferte und daß der optimale Zeitraum 28 - 30 Minuten betrug. Ferner wurde herausgefunden, daß eine Variierung der Probengröße keine Änderungen der Temperatur im Umluftofen oder der Verweilzeit im Umluftofen erforderlich machte.

In einer anderen Versuchsreihe wurden zwei Proben verwendet. Eine Probe wurde nach der obigen Verfahrensweise behandelt, wohingegen bei der anderen Probe nach dem Mikrowellenerhitzen bei der Koagulation die folgende Verfahrensabänderung vorgenommen wurde. Die Probe wurde zunächst 15 Minuten lang in einem Umluftofen bei 85ºC und danach 15 Minuten lang in einem Umluftofen bei 60ºC gelagert. Beide Proben lieferten Sojaquark guter Qualität.