Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Charakterisierung des Einflusses der Prozesskette u. der Lagerung auf die Fließfähigkeit u. Instanteigenschaften von Magermilchpulver und Milchproteinkonzentratpulver

Magermilchpulver und Milchproteinkonzentratpulver, die eine proteinangereicherte Form von Magermilchpulver darstellen, werden hauptsächlich als Bulkware hergestellt. Als Zwischenprodukte nehmen sie eine wichtige Rolle in der weiterverarbeitenden Lebensmittelindustrie ein, z.B. zur Erzielung wesentlicher Produktstrukturen oder zur Beeinflussung von Textur, Stabilität und Sensorik der Endprodukte. Voraussetzungen für eine gute Verarbeitbarkeit der Pulver sind gute Instant- und Fließeigenschaften, da nur so gewährleistet wird, dass erstens die gewünschte Funktionalität im Endprodukt erzielt wird, und zweitens das Handling der Pulver ohne zusätzlichen Mehraufwand realisierbar ist. Die mitunter während des Transport- und Lagerprozesses auftretende Verschlechterung des Instant- und Fließverhaltens verursacht neben einer Qualitätsminderung der Produkte auch schwerwiegende Weiterverarbeitungsprobleme. Die Schadenshöhe, die sich aus derartigen Weiterverarbeitungsproblemen ergibt, ist nur schwer abzuschätzen, neben kostspieligen Produktverlusten ist jedoch auch mit Reklamationsfällen und Reputationsverlusten zu rechnen.

Um eine gleichbleibend hohe Produktqualität in Bezug auf Fließverhalten und Instanteigenschaften vor und insbesondere nach einer Lagerung zu liefern, ist es deshalb für milchverarbeitende Betriebe von Vorteil, die Abhängigkeit der Weiterverarbeitungsqualität (Fließfähigkeit, Löse- und Benetzungsverhalten) von den Herstellungs- und Lagerbedingungen der Milchpulver zu kennen. Ziele des Vorhabens sind deshalb zum einen die Entwicklung eines Prozessmodells für Magermilchpulver bzw. Milchproteinkonzentrat, das es erlaubt, die Instant- und Fließeigenschaften in Abhängigkeit der Verfahrensparameter der Herstellung zu beschreiben und zu optimieren, und zum anderen die Formulierung eines Kinetikmodells, mit dem Veränderungen der Fließfähigkeit und der Löse- und Benetzungseigenschaften in Abhängigkeit der Transport- und Lagerbedingungen charakterisiert werden können.

Ergebniszusammenfassung:

Bei MPC nimmt die Löslichkeit oberhalb von 80 °C Ablufttemperatur um 30-40 % ab. Auch die Lagerstabilität reduziert sich infolge hoher Ablufttemperaturen. Die Konzentraterhitzung bei 85°C hat keinen Einfluss auf die Pulverlöslichkeit direkt nach der Herstellung, verringert jedoch die Lagerstabilität um den Faktor 6. Der Verlust der Lagerstabilität infolge der Erhitzung kann durch Zugabe von geringen Mengen an Natriumcitrat (1,4 % db) zur Speise bzw. zum Diafiltrationswasser (5 mM) mehr als kompensiert werden. Bei Magermilchpulvern hat die Vorerhitzung kein Einfluss auf die Löslichkeit. Ablufttemperaturen von über 95 °C führen allerdings zur deutlichen Erhöhung des unlöslichen Anteils. Zudem steigt bei hohen Ablufttemperaturen auch die Unlöslichkeit während der Lagerung. Die Fließfähigkeit verschlechtert sich ebenfalls mit zunehmender Ablufttemperatur. Ferner wurde festgestellt, dass für den Instantbereich Partikelgrößen von mindestens 180 µm notwendig sind. Die Erkenntnisse können unmittelbar im Produktionsprozess der MMP- und MPC-Herstellung Anwendung finden und zur Optimierung der Produktqualität und Lagerstabilität genutzt werden. Als Forciermethode zur Propagierung von Löslichkeitsverlusten von MPC kann eine Kurzzeitlagerung bei 80 % Luftfeuchte und 30 °C genutzt werden. Die Methodik könnte im Bereich der Qualitätssicherung eingesetzt werden und eine schnelle Beurteilung der Lagerstabilität ermöglichen. In Hinblick auf die Zeitverfestigung von Magermilchpulver konnte gezeigt werden, dass die Verklumpungszeiten bei 4 % Pulverfeuchte und Lagertemperaturen von 43°C bis 50°C im Bereich von 3 h bis 20 d liegen und vom Belastungsdruck abhängig sind. Mit Hilfe der erarbeiteten empirischen Gleichungen lässt sich die Verklumpungszeit in Abhängigkeit von Lagerdruck, Lagertemperatur und Pulverfeuchte abschätzen. MMP könnten damit für bestimmte Exportgebiete bzw. Temperaturbedingungen hinsichtlich ihrer Produktfeuchte optimiert werden.