HocIns_No_3_DI_Milchcracking

Milch besteht zu 87 Prozent aus Wasser. Relevant für die Nahrungswissenschaft sind die restlichen 13 Prozent der Inhalts­stoffe: Milchzucker (Laktose), Milchfett, Milchprotein und Mineralien. Jeder dieser Inhaltsstoffe besteht wiederum aus mehreren Bestandteilen mit teilweise unterschiedlichen «Fähigkeiten». In der Entwicklung neuer Nahrungsmittel oder neuer Produktionsverfahren werden die technischen Eigenschaften der ­einzelnen Milchbestandteile gezielt eingesetzt.
Krat­zen wir vor­erst ein­mal an der Ober­flä­che, bevor wir uns in die Tiefe vor­wa­gen. Als Milch­ver­ar­bei­ter mit der Kern­kom­pe­tenz «Pul­ver­her­stel­lung» sind wir an den Milch-In­halts­stof­fen Lak­to­se, Milch­fett, Milch­pro­te­in und Mi­ne­ra­li­en in­ter­es­siert und nicht an den 87 Pro­zent Was­ser (siehe Ab­bil­dung «Milch und ihre In­halts­stof­fe»). Jeder In­halts­stoff be­sitzt spe­zi­fi­sche Ei­gen­schaf­ten, wel­che für die wei­ter­ver­ar­bei­ten­de Nah­rungs­mit­tel­in­dus­trie in­ter­es­sant sind. Die Ei­gen­schaf­ten va­ri­ie­ren zudem je nach Ex­tra­hie­rungs­wei­se und der (an­schlies­sen­den) Trock­nungs­art. Dar­aus er­ge­ben sich schon fast un­zäh­lig viele Ein­satz­mög­lich­kei­ten des Roh­stof­fes Milch – auch wenn wir die wei­te­re Spal­tung der vier In­halts­stof­fe noch nicht mit­be­rück­sich­ti­gen.

Erste Stufe: Stan­dar­di­sie­rung der Roh­milch

Um die Milch­be­stand­tei­le von­ein­an­der zu tren­nen, sind kom­ple­xe tech­ni­sche Ver­fah­ren not­wen­dig. Die äl­tes­te und be­kann­tes­te Tech­nik ist die Ab­tren­nung des Milch­fet­tes, das heisst die Auf­tei­lung der Milch in Milch­fett (Rahm) und Ma­ger­milch. Die­ser Schritt er­folgt auch heute bei jedem Milch­ver­ar­bei­ter, um Roh­milch auf einen be­stimm­ten Fett­ge­halt zu stan­dar­di­sie­ren. Diese stan­dar­di­sier­te Milch kön­nen wir nach dem Ein­di­cken trock­nen und als Ma­ger­milch­pul­ver ver­kau­fen. Für Voll­milch­pul­ver geben wir das Milch­fett bis zum ge­wünsch­ten Fett­wert wie­der der Ma­ger­milch bei. Die so stan­dar­di­sier­te Voll­milch wird kon­zen­triert und dann ge­trock­net. Für die Scho­ko­la­den­in­dus­trie wird das Voll­milch­kon­zen­trat bei­spiels­wei­se wal­zen­ge­trock­net (mehr In­for­ma­tio­nen zu die­sem Ver­fah­ren er­hal­ten Sie im Ar­ti­kel "HOCH­DORF schreibt Scho­ko­la­den­ge­schich­te" ).

Zwei­te Stufe: Her­aus­fil­tern der Pro­te­in­be­stand­tei­le

Die nächs­te Stufe des «Milch­crackings», d.h. der Auf­spal­tung der Milch in ihre Be­stand­tei­le, ist die Frak­tio­nie­rung der Pro­te­ine. Milch ent­hält zwei Haupt-Pro­te­in­grup­pen: Kas­ei­ne und Mol­ken­pro­te­ine. Von den durch­schnitt­lich rund 34 Gramm Pro­te­inen pro Ki­lo­gramm Milch ma­chen die Kas­ei­ne etwa 80 Pro­zent (ca. 27 Gramm) aus. Kas­ei­ne heis­sen so, weil ­sie bei der Kä­se­her­stel­lung im Käse ver­blei­ben. Die zwei­te Pro­te­in­grup­pe bleibt in der Molke und wird des­halb Mol­ken­pro­te­in ge­nannt.

Um die Milch­be­stand­tei­le von­ein­an­der zu tren­nen, sind kom­ple­xe tech­ni­sche Ver­fah­ren not­wen­dig.

Die HOCH­DORF-Grup­pe wen­det für die Proteinfrak­tionierung die Mem­bran­tech­no­lo­gie (Ul­tra­fil­tra­ti­on, ­Mikrofiltration) an. Diese Tech­no­lo­gie hält mit­tels Mem­bra­nen die Milch­pro­te­ine zu­rück (Re­ten­tat). Die Lak­to­se und die Mi­ne­ra­li­en pas­sie­ren die Fil­ter ­(Per­meat). Durch die Ver­wen­dung ver­schie­de­ner Roh­stof­fe und mit­tels un­ter­schied­li­cher Membran­typen kön­nen wir ein brei­tes Port­fo­lio an spe­zia­li­sier­ten Pro­te­in­kon­zen­tra­ten her­stel­len: Milch­pro­te­in­kon­zen­trat mit 85% Pro­te­in (MPC85), Kon­zen­tra­te mit er­höh­tem Ka­sein-An­teil (mi­zel­lä­res Ka­sein), Molkenprotein­kon­zentrate (WPC60, WPC80) und Buttermilchprotein­konzentrat (BM60). Die Pro­te­in­kon­zen­tra­te wer­den zum gröss­ten Teil in Pul­ver­form ver­mark­tet; flüs­si­ge Pro­te­in­kon­zen­tra­te müs­sen ge­kühlt wer­den.Die Auf­spal­tung der Milch­pro­te­ine in Ka­sein und ­Molkenprotein ist noch nicht das Ende der Fah­nen­stan­ge. Nach Kun­den­wunsch und Ein­satz­ge­biet ­optimieren wir die Funk­tio­na­li­tä­ten ge­zielt mit­tels wei­te­rer Ver­ar­bei­tungs­schrit­te (z.B. durch Er­hit­zung). Zudem geht der Trend hin zu einer wei­te­ren Auf­spal­tung der bei­den Milch­pro­te­in-Haupt­ar­ten.

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Technologische Eigenschaften

Weshalb wird ein solch grosser Aufwand für das Milchcracking betrieben? Die Antwort ist einfach: Milchproteine verfügen je nach Fraktion und Verarbeitung über interessante technische Eigenschaften (siehe Abbildung «Technologische Eigenschaften der Milchproteine»). Zudem gelten sie lebensmittelrechtlich als Zutaten und nicht als Zusatzstoffe, d.h. Milchproteine ermöglichen eine Produktdeklaration ohne E-Nummer. Die hohe Verfügbarkeit ist ebenfalls ein Grund dafür, weshalb die Produkte gerne in der Lebensmittelindustrie eingesetzt werden.

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Milchproteine in der Nahrungsmittelindustrie

Die vielfältigen technologischen Eigenschaften der Milchproteine ermöglichen ein breites Einsatzspektrum. Die Käsereien reichern ihre Milch z.B. mit Milchproteinen oder mit mizellärem Kasein an, um die Käseausbeute zu erhöhen. Die Molkenproteine enthalten einen extrem hohen Nährwert, d.h. die Aminosäure-Zusammensetzung ist ideal. Deshalb sind sie ein wichtiger Bestandteil von Babynahrung. Wegen ihrer emulgierenden und wasserbindenden Eigenschaften werden Molkenproteine gerne in der Herstellung von Fertiggerichten, in Speiseeis oder in Getränken eingesetzt.

Milchproteine verfügen je nach Fraktion und Verarbeitung über interessante technische Eigenschaften.

Für feine Sorbets, Kuchen und Kleingebäck werden Molkenproteine gänzlich ohne Fettanteil eingesetzt, weil sie schaumbildend wirken. Buttermilch, ein Nebenprodukt bei der Butterproduktion, enthält eine hohe Konzentration an Phospholipiden (Fett). Bei der Buttermilchprotein-Aufkonzentrierung werden gleichzeitig auch die vorhandenen Phospholipide konzentriert. Dadurch entsteht ein Buttermilchproteinkonzentrat mit extrem guter Emulgiereigenschaft. Das Produkt kann z.B. als Eigelb-Ersatz in Speiseeis verwendet werden.

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Ein Mitarbeitender der HOCHDORF-Gruppe bei der Nanofiltrationsanlage im Werk Sulgen.

Intensive Zusammenarbeit mit dem Kunden

Heute bestimmt grundsätzlich der Markt, d.h. die Konsumentenwünsche, die Produktanforderungen und damit auch die Weiterentwicklung in der Milchfraktionierung. In den Anfangszeiten war dies jedoch umgekehrt: Techniker interessierten sich dafür, wie stark der Rohstoff Milch in seine Einzelteile zerlegt werden kann. Deshalb darf im Falle der Proteinfraktionierung die Wirkung des Technologie-Pushs der Anfangszeiten nicht unterschätzt werden. Plötzlich konnten Molkenproteine aufkonzentriert werden, aber es gab noch keinen Markt dafür. Deshalb musste zu Beginn auch die (Applikations-)Forschung vorangetrieben werden. Die technologische Kundeberatung beim Proteinverkauf ist deshalb bis heute wichtig. Unsere Entwickler arbeiten jeweils projektbezogen sehr intensiv mit den Kunden zusammen, um das richtige Proteinkonzentrat für die gewünschte Rezeptur zu identifizieren. Melden Sie sich, falls Sie Fragen zu diesem Thema haben.


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