mi | Technik/IT Abbildung 2. Zentrifugenröhrchen mit Magermilchkonzentrat mit 27 % Trockenmasse nach der direkten Erhitzung und Zentrifugation bei 4000g für 10 min. Von links nach rechts wurde die Erhitzungstemperatur im Bereich von 117 bis 149 °C variiert Technologische Herausforderungen für haltbare Konzentrate Ein Wechsel hin zu Konzentraten erfordert innovative Methoden zur Haltbarmachung und neue Formen der Logistik. Ein Ziel dieses Projektes ist, die dafür nötigen Membrantrennverfahren und Erhitzungsverfahren für Milch- und Molkenkonzentrate für einen möglichst breiten Einsatzbereich zu entwickeln. Dabei soll der Wassergehalt soweit als möglich reduziert werden, um das Transportgewicht von Konzentraten zu senken (Abbildung 1). Den energetischen Vorteilen von flüssigen Konzentraten mit möglichst niedrigem Transportgewicht stehen jedoch bedingt durch den hohen Trockenmassegehalt auch Herausforderungen entgegen, für die technologische Lösungsansätze im Rahmen des Projektes gefunden werden mussten. Flüssige Milch- und Molkenkonzentrate sind im Gegensatz zu Pulvern auf Grund ihres vergleichsweise hohen Restwassergehaltes leicht verderblich, was eine Erhitzung zur Verlängerung der Haltbarkeit unabdingbar macht. Die Erhitzung der Konzentrate führt durch die niedrigen pH-Werte sowie durch die hohen vorherrschenden Salz- und Proteinkonzentrationen zu einer unerwünschten Strukturveränderung der Proteine. Durch die Konzentrierung von Milch oder Molke kommt es zu einer starken Anreicherung der ohnehin schlecht löslichen Bestandteile Laktose und Calciumphosphat, weshalb es nach Überschreiten der Löslichkeitsgrenzen zur Bildung von Kristallen kommt. Besonders bei Milchkonzentraten stellen auch enzymatische Restaktivität sowie altersbedingte Nachverdickung eine Hürde dar. 36 8 2016 | moproweb.de Wo liegen die Grenzen der Erhitzbarkeit von Konzentraten? Konzentrate aus Magermilch sowie Molke zeigen einen niedrigeren pH-Wert als die Ausgangsmilch, der Gehalt an vegetativen Mikroorganismen und Sporen nimmt pro Volumeneinheit zu, die Viskosität steigt an und Laktose und Milchsalze tendieren vermehrt zur Kristallisation. Erhitzungsprozesse von Magermilchkonzentraten sind durch vermehrte Ansatzbildung auf Erhitzeroberflächen und das Problem der hitzebedingten Aggregation der Caseinmicellen unter dem Einfluss des erhöhten Protein- und Salzgehaltes gekennzeichnet. Durch die hitzeinduzierte Aggregation der Caseine bei zu starker Erhitzung bilden sich Partikel im Konzentrat aus, die ein mehliges bis körniges Mundgefühl hervorrufen. Während der Lagerung trennt sich dann das destabilisierte Konzentrat in eine proteinreichere von einer proteinärmeren molkeähnlichen Phase, wie in Abbildung 2, dargestellt. Bei gleicher Heißhaltezeit und gleicher Trockenmasse nimmt der Anteil an Sediment mit steigender Temperatur zu, wobei bis zu einer kritischen Temperatur keine Sedimentbildung zu beobachten ist. Erhitzungstemperaturen im UHT-Bereich über 135 °C für 10 s sind bei Magermilchkonzentraten über 22 % Trockenmasse ohne weitere technologische Maßnahmen aufgrund der Hitzeinstabilität des Magermilchkonzentrates bisher nicht möglich. Abbildung 3 zeigt den Zusammenhang zwischen der Trockenmasse von Magermilchkonzentrat und der Sedimentbildung durch Proteinaggregation bei konstanter Heißhaltezeit von 9,5 s. Die Erhitzbarkeit nimmt mit steigender Trockenmasse linear ab. Der weiße Bereich zeigt die Temperaturen und Trockenmassen, in denen keine Sedimentbildung auftritt. In diesem Bereich können lagerstabile Konzentrate erhalten werden, bei niedrigeren Trockenmassen steril, bei höheren Trockenmassen frei von vegetativen Keimen sind. Bisher wurde versucht, die Partikelbildung bei zu starker Erhitzung durch eine nachfolge aseptische Homogenisierung Abbildung 3. Linien gleichen Sedimentanteils in Prozent bei der direkten Erhitzung von Magermilchkonzentrat mittels Dampfinjektion in Abhängigkeit der Trockenmasse bei 9,5 s Heißhaltezeit
molkerei-industrie_08_2016
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