Die Technologie der Molke- verarbeitung - milei.de

Molke
Pasteurisierung/Mikrofiltration
Ultrafiltration/Diafiltration
Modifizierung
Isolierung
Ernährungsphysiologie
Umkehrosmose
Konzentrierung
der Molke
Agglomeration
Instantisierung
Löslichkeit
Polymerisierung
Gelbildung
Diagramm 2: Modifizierung von Molkenproteinen
30-60
20-40
1-10
Nanofiltration
Entmineralisierung
der Molke
Ultrafiltration
Konzentration
von Molkenprotein

Die Technologie der Molkeverarbeitung bei der MILEI
Protein ist bei der Weiterverarbeitung
die wertvollste
Komponente der
Molke.
Die industrielle Verarbeitung der Molke hat sich in den letzten 30 Jahren
stark verändert: von der einfachen Herstellung von Molkenpulver und Lactose
hin zu hoch technisierten Veredelungsprozessen. Die großtechnische
Umsetzung zur Gewinnung der Molkenproteine hat in den 70er Jahren
begonnen. Dabei hat die MILEI eine wichtige Vorreiterrolle übernommen: In
Leutkirch haben wir 1976 weltweit die erste Ultrafiltrationsanlage zur Produktion
von Molkenproteinkonzentraten (Milei ® ) in Betrieb genommen.
Die Zusammensetzung der Molke (Tabelle 1) zeigt deutlich,
welche Fraktionen aus der Molke zu gewinnen und
daraus abgeleitet, welche Produkte aus Molke herstellbar
sind. Als Hauptkomponente ist natürlich die Lactose
zu nennen. Zusätzlich aber vor allem die einzelnen Proteinfraktionen.
Die Mineralstoffe und die organischen
Säuren spielen bei der Molkenverarbeitung eine noch
untergeordnete Rolle.
Das Diagramm 1 zeigt die wesentlichen Technologien zur
Fraktionierung der Molkeninhaltsstoffe, die derzeit bei der
MILEI im Einsatz sind. Prinzipiell lässt sich unterscheiden
zwischen einer reinen Konzentrierung von Molke und der
Fraktionierung der Inhaltsstoffe. Der zentrale Verarbeitungsprozess
bei der MILEI ist nach wie vor die Konzentrierung
der Molkenproteine durch die Ultrafiltration.
Ernährungsphysiologisch hochwertig und multifunktional
ist Milei ® , das vor allem in der Herstellung von Säuglingsnahrung
und in fast allen anderen Lebensmitteln
eingesetzt wird.
Mit dem Permeat gewinnen wir eine kohlenhydratreiche
Fraktion (Molkolac-Instant ® ), die als Rohstoff u. a. im
Süß- und Backwarenbereich zunehmende Bedeutung
gewinnt. Die Produktion von entmineralisiertem oder
aber nur teilentmineralisiertem Molkenpulver über die
Nanofiltration bietet einen Rohstoff sowohl für den Kindernährmittelsektor
als auch für den Süßwarenbereich.
Die hochwertigsten Produkte aus der Molke sind die
durch Chromatographie abgetrennten Komponenten
Lactoferrin (MLF), Lactoperoxidase und Molkenprotein-
Isolat (Isolac ® ).
Lactose 74
Molkenproteine 13
�-Lactalbumin 2,6
�-Lactoglobulin 7,7
Andere Proteine 2,5
Immunoglobuline 1,70
Serumalbumin 0,50
Lactoferrin 0,15
Transferrin 0,15
Mineralien 8,5
Calcium 1,1
Magnesium 0,1
Natrium 0,7
Kalium 2,0
Phosphor 0,7
Chlorid 1,3
Organische Säuren 4,5
Milchsäure 2,0
Zitronensäure 2,5
Tabelle 1: Zusammensetzung der Molke (% TS)
Molke
Fraktionierung der Molke-Bestandteile
Ultrafiltration
Konzentration
Sprühtrocknung
Molkolac ® -Instant
Diafiltration
Sprühtrocknung
Molkenproteinkonzentrate
Milei ®
Chromatographie
Sprühtrocknung
Molkenproteinisolat
(WPI)
Isolac ®
Diagramm 1: Molkeverarbeitung bei der MILEI GmbH
Technologische Modifikation von Molkenprotein
Nach der mechanischen Abtrennung der Molkenproteine
durch Ultrafiltration werden eine Reihe weiterer Verfahren
angewendet, um Produkte mit spezifischen funktionellen
Eigenschaften herzustellen. Ausgangsprodukt für diese
Modifizierungen ist das flüssige Molkenproteinkonzentrat.
Die Instantisierung des Molkenproteins wird in einem
speziellen Sprühverfahren durch Einbringen von Wasserdampf
und ggfs. Lecithin in das bereits getrocknete Pulver
und eine anschließende Nachtrocknung erreicht. Das
Endprodukt (Milei ® 75 Instant) hat somit eine deutlich
verbesserte Löslichkeit als ein nur sprühgetrocknetes
Produkt.
Ein neu entwickeltes Verfahren der Molkenproteinmodifizierung
stellt die enzymatische Polymerisierung dar.
Diese Produkte lassen sich vor allem in der Fleisch- und
Wurstwarenindustrie einsetzen, wenn Produkte mit fester
und homogener Struktur hergestellt werden sollen.
Eine weitere enzymatische Behandlung ist die Hydrolyse
des Proteins oder der Lactose (Milei ® 80L). Die Lactosespaltung
zu Glucose und Galactose wird dann praktiziert,
wenn Anwendungen und Rezepturen für Personen
bestimmt sind, die unter Lactoseunverträglichkeit leiden.
Die Hydrolyse von Molkenprotein zu Peptiden, aber auch
zu Aminosäuren ist für den Einsatz im Säuglingsnahrungsbereich
bestimmt.
Molkenproteine sind im Geschmack relativ neutral. Wird
das ultrafiltrierte Molkenproteinkonzentrat mit geeigneten
Kulturen fermentiert, wird ein milder und angenehmer,
milchsaurer Geschmack erzielt (Milei ® 70 S).
Um eine cremige Konsistenz im Endprodukt zu erreichen,
können mikropartikulierte Molkenproteine verwendet
werden. Das Molkenproteinkonzentrat wird unter
definierten Bedingungen erhitzt und mechanisch behandelt.
Das zum großen Teil denaturierte Molkenprotein hat
eine globuläre Struktur, die dem Milchfett ähnlich ist.
Werden mikropartikulierte Molkenproteine in fettreduzierten
Lebensmitteln eingesetzt, ist eine deutliche
Steigerung sowohl der Cremigkeit als auch eine Verbesserung
des Mundgefühls erreichbar.
Chromatographie
Konzentration
Gefriertrocknung
Lactoferrin/
Lactoperoxidase
MLF/LPO
MILEI Membrantechnik
Nanofiltration
Konzentration
Sprühtrocknung
TeilentmineralisiertesMolkenpulver
Kristallisation
Separation
Fließbetttrocknung
Lactose
Membrantrennverfahren spielen bei der MILEI die wichtigste
Rolle in den einzelnen Verarbeitungslinien. Der Vorteil
dieser Trennverfahren ist, dass ohne Schädigung
oder Beeinträchtigung der Inhaltsstoffe Fraktionen von
unterschiedlicher Größe sehr genau getrennt werden.
Die Übersicht zeigt die einzelnen Molkenbestandteile
aufgeteilt nach der Molekülgröße bzw. Durchmesser in
Mikrometer. Es ist gleichzeitig dargestellt, mit welcher
Filtrationsart die Fraktionen getrennt werden.
Das Prinzip der Umkehrosmose wird zur Aufkonzentrierung
der Inhaltsstoffe von Molke oder Permeat eingesetzt,
bei der Herstellung von Lactose und Molkolac ® -
Instant. Zur Reduzierung des Salzgehaltes der Molke
findet die Nanofiltration Anwendung, wobei einwertige
Ionen wie Natrium und Kalium leichter abgetrennt werden
als die zweiwertigen Ionen Calcium und Magnesium.
Da für viele Anwendungsbereiche der hohe Aschegehalt
sensorisch oder aufgrund von Rezepturvorgaben störend
ist, wird durch die Nanofiltration eine deutlich höhere
sensorische Akzeptanz erreicht.
Wie oben erwähnt, ist die Ultrafiltration das wichtigste
und zentrale Verfahren bei der Molkenverarbeitung in der
MILEI. Mit diesem Verfahren wird das Molkeneiweiß, das
unter sämtlichen Nahrungsproteinen die höchste biologische
Wertigkeit besitzt, in sehr hoher Konzentration
aus der Molke extrahiert. Die Molkenproteinkonzentrate
der MILEI haben einen Eiweißgehalt von 60%-80%
(Milei ® 60 – Milei ® 80). Diese hohen Proteingehalte
werden durch das so genannte Auswaschen des Proteins
mittels Diafiltration gewonnen.
Um die Molke möglichst schonend zu Entkeimen und die
Molkenproteine nicht zu denaturieren, kann an Stelle
einer konventionellen Pasteurisierung eine Mikrofiltration
durchgeführt werden.
Molkenkonzentration
Umkehrosmose
Eindampfung
Sprühtrocknung
Molkenpulver
Durch unterschiedliche
Verfahren wird Molkenprotein
modifiziert.
Die Folgeprodukte
zeichnen sich durch die
unterschiedlichsten
Eigenschaften und
Einsatzbereiche aus.
Die Ultrafiltration ist das
zentrale Verfahren mit
dem das Molkeneiweiß in
sehr hoher Konzentration
aus der Molke herausgetrennt
wird.