PRODUKTENTWICKLUNG Funktionalität der Rohstoffe

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1 1 PRODUKTENTWICKLUNG Funktionalität der Rohstoffe

2 2 Molkenerzeugnis/Milcheiweiß

3 3 Zusammensetzung Kuhmilch

4 Einflussfaktoren auf Zusammensetzung 4 Art Rasse Haltung Laktationsphase Futter Melktechnologie

5 Anwendung Milchinhaltsstoffe 5 Flüssige Milchprodukte: Buttermilch, Milch,Sahne Schlagsahne, Yoghurt, Quark Getrocknete Milchprodukte: Vollmilchpulver, Magermilchpulver, Buttermilchpulver, Fettangereichertes Milchpulver Getrocknete Molkederivate: Süßmolkenpulver, Sauermolkenpulver, Molkenpermeatpulver, Lactose, demineralisierte Molke Getrocknete Caseinderivate: saures Kasein, Na/Ca-Caseinat, micellar casein Butter & butterfeet Produkte Käse, Quarkpulver, Yoghurtpulver Sonstige: Milchfettpulver

6 Anwendungsgründe 6 Labelling / claims Geschmack und Geruch Maillard Reaktion: Lactose ist ein reduzierbarer Zucker, der mit Eiweißen reagiert Funktioneller Einsatz Emulgierung, Gelierung, Wasserbindung, Formgebung Konsistenz (fat crystallisation) Ernährungsphysiologische Aspekte

7 Funktionalität in Backwaren 7 Casein Whey protein NPN Milk fat Lactose Minerals???? Taste Maillard browning Emulsification Water binding Consistency Foaming Freshnes s

8 Was ist wichtig? 8 Organoleptische Eigenschaften (Geschmack, Geruch, äußerer Anschein) Pulvereigenschaften für das Handling: Klumpung, Instantgrad Indikatoren der Prozessqualität: Löslichkeit, ph Schwankungen der Zusammensetzung: Kalziumgehalt Eiweißqualität: Hitzeeinwirkung Mikrobiologischer Standard für nicht erhitzte Zusätze Abwesenheit von Antibiotika, Schwermetalllen, Toxinen..

9 Molkenerzeugnis 9 Molkenderivate Lactose Durch Kristallisation aus Molke gewonnen Teilentzuckertes Molkenpulver Bei Kristallisation von Lactose bleiben Inhaltsstoffe in Molke diese Lösung wird getrocknet Entmineralisiertes Molkenpulver Durch Elektrodialyse u./o. Ionenaustauscher

10 10 Behandlung Molke Ultrafiltration Kristallisation, Separation Elektrodialyse, Ionenaustauscher Fällung Permeatpulver Molkenprotein - konzentrat Teilentzuckertes Molkenpulver Lactose Entmineralisiertes Molkenpulver Milchmineralien 30-85% edible 50-90% refined pharma

11 Molkenerzeugnis 11 Molkenproteinkonzentrat Mittels Membranfilter (Ultrafiltration) Molkenproteine werden von Lactose, Mineralstoffen, weiteren Komponenten getrennt Anreicherung auf 85% auf TS technisch möglich Trocknung im Sprühturm Milchmineralien Hauptbestandteil ist Calcium-Phosphat Durch ph Wert Einstellung aus Molke ausgefällt Abtrennung durch Zentrifuge Trocknung

12 Molkenerzeugnis 12 Als Milcheiweiß deklariert Verwendung als eiweißreiche Zutat Grundstoff für best. Fettersatzstoffe Rohstoff für Herstellung von Milchzucker Auswahl entsprechend gewünschter Eigenschaften des LM

13 Molkenerzeugnis 13 Vorteile Stabilisierung ohne E-Nr. Stabilisierung von Schäumen Verbesserung der Kremigkeit Bessere Fettsimulierung bei kalorienreduzierten LM Wasserbindung besserer Strukturaufbau, Ausbeutenerhöhung Austausch von Hühnereiweiß Verbesserung von Emulsionen, Austausch von Eigelb

14 14 Raw milk Standardisation skimmed Pasteurisation fat Homogenisation

15 Milchpulver: Fraktionierung 15 Skimmed milk or whey Separation Ultra filtration Micro filtration Nano filtration Reverse osmosis Chromatography Centrifugation Crystallization Evaporation Modifications ph adjust Heat/hold protein conc. Homogenisation shear Enzymatic treatment Controlled aggregation Controlled denaturation Controlled ionic strength

16 16 Pretreatment Spray drying Evaporation

17 Parameter Milchpulver 17 Partikel: Zustand: Sprühtrocknung vs. Walzentrocknung: Flocken, Bräunung, Kochgeschmack, Nährstoffverlust Partikelgrößen Extrahierbares Fett Fließeigenschaften Schüttdichte Lösungseigenschaften Aroma

18 Einflussfaktoren auf die Wirksamkeit 18 Umweltbedingungen Temperatur, Druck, ph, Ionenstabilität, Lösungsmitteleigenschaften Löslichkeit, Konformität, chemische Reaktivität Reinheit Genetische Unterschiede, Modifikationen Substanzen neben der Proteine (Kationen, Zucker, Fette, Nitrite, Sufite)

19 19 Veränderungen während des Prozesses und Lagerung ( history ) Proteolysis Denaturierung: extreme Temperaturen, extremer ph, solvent quality (urea, EtOH), hoher Druck, hohe Konzentrationen, Adsorbtion (Luft, Öl) Konsequenzen: Aggregation Gruppen, welche die Reaktionsbereitschaft steigern werden freigesetzt (-SH) -Reaktionen der Seitengruppen

20 20 Bewußte Modifikation für besondere funktionelle Eigenschaften, Löslichkeit chemische oder enzymatisch Modifizierte Seitengruppen (glycosylation, phosphorylation, deamidation, acylation) Modifizierte molare Masse (cross-linking, proteolysis) meist Wandlung der Eiweißzusammensetzung und Stabilität

21 21 Functional properties vs. Protein functionality

22 22 Protein functionality Globular protein gelation

23 23

24 Einsatzmöglichkeiten 24 LM Lactose Molkenpulver Molkenprotein Entmineralisiert Dessert X X X Suppen X X X Standard Konzentrat Hydrolisat Fraktion Isolat Klinisch X X X X X Babyn. X X X Margarine X X X Frischkäse X X Ferment. Produkte X X X Sportlern. X X X X Fleischwaren X X X X Eiscreme Backwaren X X X X Schokolade X X X

25 Lactose 25 Reiner, süßer Geschmack ohne Nachgeschmackj Kommerzielle Lactose ist hellgelb durch ergänztes riboflavin Ca. 1/3 Süßkraft des Zuckers (abhängig von der Konzentration) Löslichkeit vergleichbar mit Zucker (15% in 20ºC Wasser) Langsame Auflösung, je feiner, desto schneller Reduzierter Zucker, Rate der Maillard Reaktionen geringer als bei Glukose Amorphe Lactose ist sehr wasseranziehend: absorbiert Feuchtigkeit, kann Lagerfähigkeit beeinträchtigen

26 Milchfett 26 Milchfett: > 98% Triglyceride Hauptteil der FS sind gesättigt: 70% Reiner Geschmack, Buttergeschmack, abhängig vom Diacetyl, welches sich durch Starterkulturen entwickelt Tendiert zur Aufnahme von Raumaromen, Fremdaromen Hoher Schmelzpunkt: 32ºC Winterfett ist fester als Sommerfett (höherer Anteil an gesättigten FS) Kristallisiert sehr langsam Neigt weniger zur Oxidation als Pflanzenfette (weniger ungesättigte FS)

27 Kaseinate 27 Casein besteht in der Milch in Form von Mizellen (clusters) Caseinate als single-protein Casein fällt bei niedrigem ph aus (ph=5, max bei ph=4.6) Casein wird durch Hitze nicht denaturiert (Veränderung der Anordnung) Saures Casein ist nicht wasserlöslich, caseinate sind es Caseinate sind aromenlos Caseinate haben exzellente Emulgier- und Formgebungseigenschaften Casein interagiert mit Hydrokolloiden, insbesondere Carrageenan

28 Molkeprotein 28 Mixtur aus vorhandenen Proteinen hitzeempfindlich Bei niedrigen ph löslich Gute Emulgier- und Formgebungseigenschaften, aber weniger als Casein Prozessbedingung bestimmen die funktionellen Eigenschaften Fett ist nachteilig für die Stabiliät der Formen, die aus Molkeprotein entstehen Leichtes Molkenaroma, weniger, je höher der Proteinlevel Beteiligt an Maillardreaktionen

29 Non protein nitrogen - NPN 29 NPN ist eine Fraktion der Milch, die niedermolekulare nitrogenkomponenten enthält wie Peptide, AS, Amide, Harnstoff,... NPN trägt maßgeblich zur Maillardbräunung bei NPN trägt maßgeblich zum charakteristischen Aroma bei NPN kommt am meisten in Molkeprotein/ Permeatpulver/ Lactosefreises Molkenprotein vor