Ein Forschungsteam der Universität Massachusetts hat mithilfe eines Extruders von Three-Tec gezeigt, dass die direkte Einleitung von Stickstoffgas im Extrusionsprozess die Textur pflanzlicher Fleischalternativen gezielt verbessern kann.

Die charakteristischen Textureigenschaften verschiedener Fleischsorten wie Biss, Saftigkeit oder Faserigkeit lassen sich mit pflanzlichen Proteinen nur schwer replizieren. Die Hochfeuchtextrusion (high-moisture extrusion) ist eine der wichtigsten Technologien zur Herstellung faseriger, anisotroper Fleischersatzprodukte. Das Verfahren erzeugt jedoch typischerweise dichte, kaum poröse Extrudate, die zu zäher Textur neigen und die Aufnahme von Aromen und Farbstoffen erschweren. Die Studie von Dr. Lutz Grossmann und seinem Forschungsteam der Universität Massachusetts, untersuchte, ob eine gezielte Stickstoffgaseinleitung direkt im Extrusionsprozess die Textur verbessern kann.
Eingesetzt wurde ein gleichläufiger Doppelschneckenextruder ZE 12 von Three-Tec. Als Ausgangsmaterial diente Sojaproteinkonzentrat (66,1 % Protein) bei einem Wassergehalt von 65 % im Endprodukt. Stickstoffgas wurde mit Volumenströmen von 0 bis 40 ml/min über speziell von Three-Tec gefertigete Injektionsports eingebracht. Untersucht wurden zwei Injektionspositionen im Extruderbarrel: der Mittelbereich (Barrel 3, 100 °C) und der Endbereich (Barrel 4, 120 °C).
Mit steigendem Gasvolumenstrom sank die Dichte der Extrudate um bis zu 14,8 %. Die Porosität erhöhte sich im Mittelbereich von 2,1 % auf 9,4 %, im Endbereich sogar auf 15,3 %. Grössere und unregelmässigere Poren entstanden bevorzugt bei Injektion im Endbereich bedingt durch die höhere Temperatur. Härte und Kaubarkeit nahmen mit steigendem Gasstrom deutlich ab. Gleichzeitig wurden die Extrudate heller und optisch faseriger. Der elastische Anisotropieindex stieg von 1,35 (ohne Gas) auf maximal 1,70 bei einem Gasstrom von 5 ml/min im Mittelbereich.
Der Extruder ermöglicht in Kombination mit gezielter Stickstoffgaseinleitung eine präzise Steuerung von Textur, Porosität und Fasrigkeit pflanzlicher Hochfeuchtextrudate. Der Gasvolumenstrom hat dabei den stärksten Einfluss, während die Injektionsposition die Porengrösse und die visuelle Faserstruktur moduliert. Die optimale Zartheit wird bei einem Gas-zu-Durchsatz-Verhältnis von 0,79 % erzielt, die höchste Anisotropie bereits bei 0,098 %. Durch Anpassung beider Parameter lassen sich unterschiedliche Fleischtypen besser nachahmen. Darüber hinaus eröffnet die erhöhte Porosität Möglichkeiten für die Nachverarbeitung: Poröse Strukturen nehmen Marinaden, Aromen und Farbstoffe effizienter auf.