mi | Technik/IT
Prozessbedingungen
Einfluss auf die Löslichkeit und
Lagerstabilität von Milchproteinkonzentratpulver (MPC)
Unsere Autoren: Frank Schulnies, Reik Feistauer, Thomas Kleinschmidt, Hochschule Anhalt, Köthen
Milchproteinkonzentratpulver (MPC) stellen eine
proteinangereicherte Form von Magermilchpulver
dar. Ihr Proteingehalt liegt typischerweise im
Bereich von 40–90 % und das Casein/Molkenprotein
Verhältnis entspricht dem der Milch. Die Herstellung erfolgt
aus Magermilch durch Ultra- und Diafiltration mit anschließender
Trocknung. Aufgrund des höheren Proteingehaltes und der Proteinqualität
bringen MPC sehr gute funktionelle und ernährungsphysiologische
Eigenschaften mit sich und sind daher sehr vielseitig
einsetzbar. Das Applikationsfeld umfasst unter anderem die
Standardisierung bzw. Proteinanreicherung in der Käse- und Joghurtherstellung
sowie den Bereich der diätetischen Lebensmittel
und klinischen Ernährung. Darüber hinaus kann MPC als Ersatz
für Caseinate und andere Milchpulver, bspw. in Eiskrem, Desserts
sowie in ready to drink Produkten, dienen 1. Nach Expertensicht
wird die Produktion membranfiltrierter Milchproteine weiter expandieren
und auch aufgrund der nachhaltigeren und umweltfreundlicheren
Herstellungsweise reine Caseinprodukte zunehmend
in speziellen Applikationen verdrängen 2.
Für die Anwendung von Milchproteinpulvern ist deren Löseverhalten
von entscheidender Bedeutung. Im Idealfall sollten die
Produkte möglichst vollständig (kolloidal) gelöst vorliegen, um die
Funktionalität in der Endformulierung zu garantieren und eine unerwünschte
Sedimentbildung zu verhindern 3. Allerdings weisen
insbesondere Casein-dominierende Pulver, wie MPC oder mizellares
Caseinpulver (MCC), mit Proteingehalten über 70 % oftmals ein
nur ungenügendes Löseverhalten auf 4, 5. Hinzu kommt, dass die
Löslichkeit bei derartigen Produkten, im Vergleich zu Milchpulvern
mit höherem Laktoseanteil, besonders sensibel auf die Lagerung
reagiert und sich mitunter deutlich verschlechtert 6.
Prinzipiell sind für die Pulverlöslichkeit die Trocknungstemperaturen
als auch die Erhitzungsbedingungen von großer Bedeutung.
Bei Milchproteinpulvern wird zudem die Mineralienzusammensetzung
in enger Verbindung mit der Produktlöslichkeit diskutiert 7,
11, 12. Insbesondere durch die Anpassung der Calcium- und Natri-
42 4 2018 | moproweb.de
umgehalte, bspw. durch pH-Wert Senkung der Milch oder Zugabe
von Natriumsalzen, kann eine Beeinflussung des Löseverhaltens
erfolgen 7–10.
Um eine bessere Einschätzung der Löslichkeit und Lagerstabilität
von MPC-Pulvern in Abhängigkeit der Prozessbedingungen
vornehmen zu können, wurden im Rahmen des Forschungsprojektes
AiF 18643 BR Untersuchungen zum Prozesseinfluss an der
Hochschule Anhalt durchgeführt. Dabei galt es neben der Variation
der Trocknungs- und Erhitzungsbedingungen auch die Auswirkungen
unterschiedlicher Salzgehalte festzustellen.
Herstellung von MPC und
Untersuchung der Löslichkeit
und Lagerstabilität
Aus pasteurisierter Magermilch wurden durch Ultra- und Diafiltration
(Trenngrenze 10 kDa) Proteinkonzentrate mit Proteingehalten
von 85 % hergestellt (MPC 85). Zur Untersuchung des Einflusses
der Trocknungstemperaturen wurden die MPC-Konzentrate
sowohl einstufig (Mobile Minor Sprühturm, Niro) als auch zweistufig
(mit internem IFB und Feingutrückführung, MS 400, SPX) bei
Ablufttemperaturen von 67 °C bis 90 °C sprühtrocknet.
Da nach der Filtration häufig ein Erhitzungsschritt zur Erhöhung
der mikrobiologischen Sicherheit erfolgt, wurden die Auswirkungen
einer Konzentratpasteurisierung auf die Löslichkeit
der resultierenden MPC-Pulver ebenso untersucht. Dafür wurden
hergestellte MPC-Konzentrate vor der Sprühtrocknung nochmals
mittels UHT-Anlage (Mini UHT-AP-Miniplant GmbH) bei 72 °C bzw.
85 °C für 15 s pasteurisiert und anschließend bei 180 °C/82 °C
einstufig getrocknet.
Die Variation des Salzgehaltes der MPC wurde durch pH-Wert
Absenkung mittels Glucono-δ-lacton bzw. durch Zugabe von Salzen
(Natriumcitrat, Natriumchlorid) während der Diafiltration oder
direkt zur Speise vor der Trocknung realisiert.
Zur Bestimmung der Löslichkeiten wurden die MPC-Pulver mit
Hilfe eines Magnetrührer (500 U/min) in destilliertem Wasser dis