巨大的消费者和工业需求,使替代蛋白质市场迅速多元化和增长。今天,来自植物和微生物的蛋白质已广泛用于代替食品中的动物蛋白质,作为功能成分以及在饲料中使用。GEA不断开发和调整其加工解决方案以适应新的原材料,重点是提高蛋白质质量和产量,同时确保在生产过程中有效利用资源。

根据国际可持续发展投资专业协会FAIRR在2020年7月发布的一份报告,替代蛋白质行业在2020年上半年的报表显示,其2019年的投资几乎翻了一番。据他们估计,这个市场到2025年将增长到179亿美元。例如,单单中国,预计到2020年猪肉消费量将下降约35%。

为什么是替代蛋白质?

蛋白质是保持健康必需的营养素,肉类就是非常好的蛋白质来源。但是,由于人们更加注重健康的生活,关注环境和动物的福利,以及对动物疾病的恐惧加剧,越来越多的消费者减少了肉类的摄取。尽管肉类消费量随着全球人口的增长而持续上升,但替代蛋白质的消费量也在上升 - 由于全球COVID-19大流行而大大提高了替代蛋白质的消费量。

植物和其他微生物非常有效地将营养物质转化为蛋白质,并减轻了天然资源的负担。作为功能成分,它们可以增加各种食品的质地,并优化其粘度、乳化性、稳定性、起泡性或脂肪结合性。饲料中的素食蛋白消除了畜牧生产和水产养殖的压力。简而言之,替代蛋白质的应用范围非常广泛,例如:

  • 肉类替代产品 
  • 运动饮料和小吃店
  • 替代乳品饮料和婴儿配方奶粉
  • 保健品
  • 牲畜饲料/鱼饲料和宠物食品
  • 功能成分

多不胜数的原材料选择

素食和纯素食产品的需求激增,促使加工商开发了更多的蛋白质来源 - 而不是全部都来自植物界。最常见的包括: 

  • 豆荚/豆类(例如豌豆、菜豆、小扁豆、鹰嘴豆、坚果、藜麦)
  • 单细胞蛋白质(例如藻类、酵母、真菌和细菌的培养物)

替代蛋白质市场最常采用的是干式蛋白质。蛋白粉通常进行浓缩或分离,可延长保质期并具有较小的物理足迹,便于存储和处理,同时实现更好的成本与产品质量控制。虽然需要额外的处理和过滤,但分离物可按重量提供更多的蛋白质。

替代蛋白质加工豌豆蛋白

例如,豌豆含有许多必需氨基酸,并且是铁的极好来源。豌豆蛋白无麸质且低变应原性,使它成为对大豆或乳清敏感者的理想选择。它通常用于冰沙和奶昔,纯素食奶制品,还可以与谷物和烘焙食品混合来提高营养价值。由于豌豆蛋白的质地和口味易于定制,因此也可以在面食生产中使用豌豆提取物(为菜肴添加营养),以及用于肉类替代品,例如鸡肉条和鸡块。

单细胞蛋白质(SCP)通过发酵过程产生,其成分适合人类食用,也可用于饲料。微藻是其中一个例子,它富含蛋白质、脂肪酸、酶、维生素和矿物质。一旦加工成粉末状,即可用于保健品、素食食品和饮料以及许多其他工业应用。另一种是采用天然真菌制成的真菌蛋白。在发酵过程中结合葡萄糖和其他营养成分,可形成类似肉的质地,高蛋白和高纤维含量,是刚上市的肉类替代产品的理想选择。

植物蛋白生产 – 同时购买副产物

可用性、价格和蛋白质的质量都会影响加工商在选择用于提取和生产蛋白质的原材料时所做出的选择。从植物(无论是大豆还是豌豆)中提取的蛋白质可能占25%,其余是淀粉或油脂。因此,从侧流分离和生产副产物可以增加该行业的盈利能力 - 当然也可以减少浪费。

每种原材料都有其独特的成分和特性,需要量身定制的工艺才能将每种有效地分离成各自的成分。因此,生产商需要考虑: 

  • 回收的蛋白质是主要产物还是副产物?
  • 初级产品;是否得到最大程度的利用?

一些最常见的处理方案包括:

  • 以淀粉为副产物生产蛋白质(豌豆、大麦或小麦)
  • 以油为副产物生产蛋白质(大豆、油菜籽或葵花籽)
  • 以蛋白质为副产物生产淀粉(马铃薯、玉米或大米)

例如,以其膨化作用著称的淀粉在整个食品工业中得到了广泛的应用,而食品和膳食纤维以及非固体可以加工用于动物饲料或食品。通过错开生产,加工商可以限制季节性的影响、提高盈利能力和投资回报。一种可能的情况是在夏末和秋末加工马铃薯,然后在其余季节改用豌豆,因为它们的保质期更长;通常,这可以使用相同的设备或生产线来实现。

适用于高效、高质量替代蛋白质加工的GEA解决方案

拥有数十年的加工专业知识,GEA可以帮助原料供应商和食品生产商(从小型初创企业到中型公司以及全球性企业)满足产品纯度和功能性的需求。我们的产品组合包括:

  • 制备原材料
  • 提取蛋白质
  • 分离与净化
  • 蒸发
  • 干燥
  • 污水处理
  • 自动化系统

完整的提取过程通常从面粉开始(例如从豆类或种子中获得的面粉),然后进行湿法加工,热处理和干燥,再将溶液集成到污水处理过程中,包括水和热量的再利用。

GEA提供了湿法加工部分的完整生产线,其中包括用于提取、浓缩,清洗和蛋白质回收的分离器和卧螺离心机。GEA分离专家解决了许多与蛋白质加工相关的常见挑战。为避免起泡并提高蛋白质产量,我们的卧螺离心机采用封闭式设计,可消除液相释放压力时的氧气吸收。另一个常见的问题是,细幼的蛋白质絮凝物往往会漂浮在卧螺离心机转鼓中的液面顶部,而不是与其余固体一起聚集在转鼓壁上;在传统的卧螺离心机中,这会导致损失有价值的产物。GEA蛋白质卧螺离心机及其独一无二的varipond®系统,可通过加压空气调节池塘深度,而附加的圆盘可防止蛋白质絮凝物与净化液体一起离开转鼓。该解决方案的另一项优势是提高了卧螺离心机的可清洁性。

适用于回收植物蛋白的卧螺离心机

配有GEA varipond®系统的蛋白质卧螺离心机可最大化蛋白产量

GEA与客户一起确定特定的干燥技术,贯彻始终地提供所需水平的蛋白质特性,包括粉末质量、精确定义的粒径和密度、分散度和溶解度特性。我们的单级和多级喷雾干燥器可以在单一工厂中结合喷雾干燥和流化床技术,实现了极高的灵活性,而CIP选件可确保快速彻底地进行清洗,从而减少停机时间。GEA固体饲料干燥器(气流环形)也非常适合用于对淀粉、纤维、蛋白质和副产物进行干燥加工。 同样重要的是,我们的干燥解决方案满足了效率、性能、安全和卫生要求。

GEA干燥器经过精心设计,可满足特定的客户要求,包括所需的最终粉末特性。
GEA干燥器经过精心设计,可满足特定的客户要求,包括所需的最终粉末特性。

GEA已经可以在设计阶段可视化干燥器系统的运行方式并评估设计变化的后果。这要归功于GEA用于喷雾干燥器的市场领先的3D虚拟测试工作台 – 基于计算流体动力学(CFD)的模拟工具。“客户需要专门为其应用而设计并且能够以最佳水平运行的喷雾干燥工厂。在过去,由于缺乏测试选件和对流程的理解,这不可避免地意味着妥协以安全经营。如今,通过准确和详细的虚拟过程测试,我们可以进一步突破界限,在竞争激烈的市场中为客户提供商业优势,并让他们能够安全、快速且廉价地开发新产品。” GEA的CFD负责人Kristian M. Ingvorsen解释。

最后,适用于处理和再利用工艺水以及节约能源的GEA解决方案,降低了生产成本并帮助客户减少环境足迹。这包括通过收集和再利用蒸发器冷凝水以及再利用干燥器蒸汽来减少淡水消耗。结合量身定制的自动化和控制系统,GEA支持客户实现最大的工厂效率。

投资前进行测试

凭借我们多样化的产品组合和行业领先的专业知识,GEA提供了完善的试验过程来模拟整个工艺,并考虑蛋白质类型和功能以及所需的产能。在投资购买新设备和生产线之前,建立开发新产品、应用和配方的能力,或寻找方法为现有原材料增加更多价值的能力,可以大大降低生产商的风险,并意味着可以更快地进入市场。我们的客户非常信赖我们的测试中心和专家来确保成功,其中包括:

  • 离心分离(德国)
  • 蒸发和膜过滤(德国和美国)
  • 巴氏杀菌和无菌灌装(德国)
  • 固体饲料干燥和喷雾干燥(丹麦和美国)

GEA客户将这些试验留给通常适用于上市前的蛋白质样品,并充满信心地知道他们将能够在自己的工厂中实现产量、质量、效率以及机器和加工性能方面的一致性。实际上,许多GEA工艺保证均基于与客户所进行试验的结果。

当客户拜访我们的测试中心时,我们会向他们展示如何逐步运行其工艺。他们不仅获得了产品样本,还获得了很多宝贵知识,使他们能够做出重要的决策来明智地建立工艺以达到期望的结果。”– 德国奥尔德GEA工艺测试中心负责人Detlef Ullmann

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