AIF/FEI SCHLUSSBERICHT ESL-MilchKulozik u. Kaufmann/Scherer0,4Enzymaktivität [U/ml]0,30,20,1ProteaseUTP-MF (1,4 µm):Magermilchϑ = 50°CΔ p TM = 0,2 barτ w = 150 PaLipase0,00 2 4 6 8 10 12Filtrationszeit [Stunden]Abbildung 3.3- 11: Enzymaktivität im MF-Permeat in Abhängigkeit von der FiltrationszeitIm Laufe der (UTP-)Filtration treten somit Foulingeffekte auf, die insbesondere die Selektivität derKeimabtrennung beeinflussen, sich allerdings weniger auf den Flux oder die (für ESL-Milch haltbarkeitsrelevante)mikrobielle und enzymatische Belastung des Permeats auswirken. Entsprechend langzeitstabileFiltrationsergebnisse lassen sich allerdings, wie die weiteren Untersuchungen zeigen, nurbei Einsatz spezifischer Konzepte (UTP-Prinzip, Gradientenmembranen) erzielen.Einfluss von Rohmilchqualität und mikrobiellen CharakteristikaDie Rohmilchqualität kann die Produkthaltbarkeit entscheidend beeinflussen. Bei gleichen Filtrationsbedingungen(ϑ = 55 °C, Δp TM = 0,2 bar, τ W = 150 Pa) lassen sich mittels (Standard-)Membranen mitnominalen Trenngrenzen von 1,4 µm unabhängig von dem unfiltrierten Produkt vorhandenen Ausgangskeimzahlbzw. der mikrobiologischen Rohmilchqualität Keimreduktionen von etwa 3 – 3,5 Zehnerpotenzenerzielen (vgl. Abbildung 3.3- 12).4Dezimale Keimreduktion [-]321UTP-MF:Magermilchϑ = 50°CΔ p TM = 0,2 barτ w = 150 Pa00 10000 20000 30000 40000 50000 60000 70000Gesamtkeimzahl rohe Magermilch [KbE/ml]Abbildung 3.3- 12: Keimreduktion mittels MF bei unterschiedlicher RohmilchqualitätDie mikrobielle Belastung des Permeats hängt also von der Ausgangskeimzahl (N 0 ) der rohen Magermilchab. Wie aus Abbildung 3.3- 13 hervorgeht, resultieren (bei gleichen Filtrations- und Lagerbedingungen)höhere N 0 somit in höheren Keimzahlen im „frisch“ hergestellten MF-Produkt und infolgedessenauch in einem schnelleren Keimwachstum während der Lagerung. Das mikrobielle Inakzeptanzle-a24
AIF/FEI SCHLUSSBERICHT ESL-MilchKulozik u. Kaufmann/Scherervel (~10 6 KbE/ml) und somit die Haltbarkeitsgrenze der rein mikrofiltrierten Milch wird bei schlechtererAusgangsqualität der Rohmilch also zu einem vergleichsweise früheren Zeitpunkt erreicht.Gesamtkeimzahl [KbE/ml]1e+710 71e+610 61e+510 51e+410 41e+310 3gelagert bei 10°CN 0 = 2,4·10 3 KbE/mlN 0 = 5,1·10 5 KbE/ml1e+210 2UTP-MF:Magermilchϑ = 50°C1e+110 1 Δ p TM = 0,2 barτ w = 150 Pa1e+000 2 4 6 8 10 12Lagerzeit [Tage]Abbildung 3.3- 13: Einfluss der Rohmilchqualität (N 0 ) auf die Lagerstabilität mikrofiltrierter MilchBereits der Einsatz von qualitativ hochwertiger Rohmilch kann somit (selbst bei einer vergleichsweisehohen Kühltemperatur von 10 °C) eine Haltbarkeitsverlängerung der MF-Milch von bis zu vier Tagenmit sich bringen. Welche Keimgruppen sich dabei im Laufe der Lagerung gegenüber anderen Mikroorganismen„durchsetzen“ bzw. sich beim mikrofiltrierten Produkt als haltbarkeitsbegrenzend erweisen,wurde vom ZIEL-M ermittelt und wird in Kapitel 3.3.2 näher erläutert.Die möglichst effiziente Retention von für das MF(+PAST)-Produkt haltbarkeitsrelevanten Spezies erfordertjedoch weiterführende Erkenntnisse zum Einfluss der mikrobiellen Charakteristika auf den Abtrenneffekt.Die gezielte Inokulation der Rohmilch mit verschiedenen in der Milch vorhandenen bzw.aus MF+PAST-Milch isolierten Keimgruppen, die sich hinsichtlich ihrer Morphologie (Größe, Form,Gram-Eigenschaften) unterscheiden, ergab eindeutige Zusammenhänge zwischen den Charakteristikader Mikroorganismen und deren Retention. In Tabelle 3.3- 1 sind die eingesetzten Bakterienspeziesmit den jeweiligen Eigenschaften und dezimalen Reduktionen zusammengefasst.Tabelle 3.3- 1: Dezimale Reduktion und morphologische Eigenschaften spezifischer KeimgruppenKeimartDezimale Keimreduktion [-]*MorphologiePseudoxanthomonas mex.Citrobacter freundiiMicrobacterium lacticumBacillus cereus3,15 ± 0,234,37 ± 0,183,87 ± 0,264,6 ± 0,09*UTP-MF (1,4 µm): Magermilch; ϑ=50°C; Δp TM=0,2 bar; τ w=150 Pa- Stäbchen:1 - 2,2 x 0,6 - 0,8 µm- gram-negativ- Stäbchen:1,2 - 3,0 x 0,6 - 1 µm- gram-negativ- Kokken:Ø = 0,8 - 3,5 µm-gram-positiv- Stäbchen:1,2 - 10 x 0,5 - 2 µm-gram-positivDie kugelförmigen Microbacterium scheinen demnach vergleichsweise schlechter mittels MF zurückgehaltenzu werden als die Stäbchen und bei diesen wiederum kein Zusammenhang zwischen Retentionund Zellgröße zu bestehen. Wird dabei jedoch berücksichtigt, dass bereits das Vorwärmen des25