DE202022001121U1 - Milk alternative based on barley, obtained from spent grains - Google Patents
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Abstract
Description
ZusammenfassungSummary
Die vorliegende Erfindung stellt eine milchfreie Milchalternative auf Bietreberbasis bereit. Insbesondere umfasst die vorliegende Erfindung eine ungesüßte Milchalternative, die Proteinisolat aus Biertreber enthält. Diese Milchalternative ist sehr nahrhaft und ähnelt in ihren organoleptischen Eigenschaften der Kuhmilch. Darüber hinaus bietet die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer milchfreien Milchalternative auf Biertreberbasis, die bei der Zubereitung von Kaffee nicht gerinnt.The present invention provides a non-dairy milk alternative based on bidder grains. In particular, the present invention encompasses an unsweetened milk alternative containing protein isolate from brewer's grains. This milk alternative is very nutritious and is similar to cow's milk in its organoleptic properties. In addition, the present invention provides a method of making a brewer's grain-based non-dairy milk alternative that does not curdle when brewing coffee.
Gebiet der Erfindungfield of invention
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf den Bereich der alternativen Lebensmittel und Getränke auf pflanzlicher Basis, insbesondere betrifft die vorliegende Offenbarung eine ungesüßte Milchalternative, die aus Proteinisolat aus Biertreber hergestellt wird.The present invention relates to the field of alternative plant-based foods and beverages, more particularly, the present disclosure relates to an unsweetened milk alternative made from protein isolate from brewer's grains.
Hintergrund der ErfindungBackground of the Invention
In den letzten Jahren hat die nachhaltige Verwertung von Reststoffströmen und Nebenprodukten, die in der Agrarwirtschaft und Lebensmittelindustrie anfallen, zunehmend an Bedeutung gewonnen und stellt eine der wichtigsten Herausforderungen in der Lebensmitteltechnolgie dar. [1]In recent years, the sustainable recycling of waste streams and by-products that occur in agriculture and the food industry has become increasingly important and represents one of the most important challenges in food technology. [1]
Treber ist das Hauptnebenprodukt des Brauprozesses und besteht aus den Spelzen und ungelösten Anteilen des Gerstenmalzes, der beim Läutern der Maische nach Abtrennung der Bierwürze anfällt. [2]Spent grain is the main by-product of the brewing process and consists of the husks and undissolved parts of the barley malt that accumulates during the purification of the mash after the beer wort has been separated. [2]
Biertreber besitzt ein großes ungenutztes Potential, da dieser in großen Mengen parallel zur Bierherstellung regelmäßig zur Verfügung steht und mit etwa 85 Prozent den größten Reststoffströmen der Bierindustrie ausmacht. [3]Brewer's spent grain has great untapped potential, as it is regularly available in large quantities parallel to beer production and, at around 85 percent, accounts for the largest residue streams in the beer industry. [3]
Die jährliche Produktion von Bier in Deutschland betrug im Jahr 2019 etwa 92,2 Mio. Hektoliter, wovon pro Hektoliter etwa 22 kg Treber zu einen Trockenmassegehalt von 24 - 28% anfällt. [4]The annual production of beer in Germany in 2019 was around 92.2 million hectoliters, of which around 22 kg of spent grains with a dry matter content of 24 - 28% are produced per hectolitre. [4]
Gleichzeitig stellt Biertreber eine wertvolle Quelle für hochwertige Proteine (> 20%), Ballaststoffe (>55%), Malzzucker, Vitamine und gesundheitsfördernde Substanzen wie Polyphenole und Antioxidantien dar, die nach dem Maischprozess anteilig im Treber zurück bleiben und sich nicht gelöst haben. [10]At the same time, spent grains are a valuable source of high-quality proteins (> 20%), roughage (>55%), malt sugar, vitamins and health-promoting substances such as polyphenols and antioxidants, some of which remain in the spent grains after the mashing process and have not dissolved. [10]
Bisher konzentriert sich die Wiederverwendung von Treber auf die Fütterung von Nutztieren, da dieser durch den hohen Eiweißgehalt einen Kraftfutter gleichkommt. Die Verarbeitung von Treber zu Lebensmittel ist beschränkt, da die mikrobiologische Instabilität aufgrund des hohen Feuchtigkeitsgehalts (etwa 80%) ein Hindernis darstellt und deshalb auf lebensmittelsichere Weise vorbehandelt werden muss. [1] Daher wird der empfindliche Treber direkt frisch verfüttert, oder unmittelbar nach Anlieferung siliert. Eine weitere gängige Anwendung des Trebers ist die Energiegewinnung. Größere Brauereien versuchen Biogasgewinnung ihren Energiebedarf zu decken. [5]So far, the reuse of spent grain has focused on feeding livestock, as its high protein content makes it equivalent to concentrated feed. The processing of spent grains into food is limited as the microbiological instability due to the high moisture content (about 80%) is an obstacle and therefore has to be pre-treated in a food-safe way. [1] Therefore, the sensitive spent grain is fed directly fresh, or ensiled immediately after delivery. Another common use of spent grains is in energy production. Larger breweries try to cover their energy needs by producing biogas. [5]
Im Hinblick auf eine nachhaltigere Lebensmittelproduktion rücken zudem alternative Proteinquellen immer mehr in den Fokus. Die Produktion von einem Liter Kuhmilch hat im globalen Durchschnitt eine Klimawirkung wie rund 2,4 kg Kohlendioxid [10]. Eine Studie aus dem Jahr 2018 wies nach, dass Milchprodukte rund dreimal treibhausgasintensiver sind als pflanzliche Milchalternativen [11]. Aus diesem Grund kann eine Milchalternative aus Gerstenprotein, gewonnen aus Biertreber, einen wichtigen Beitrag für Klima-, Umwelt- und Ressourcenschutz leisten. Als Ressource deutschen Ursprungs werden hohe Transportkosten vermieden und transportbedingte CO2-Emissionen reduziert.With regard to more sustainable food production, alternative protein sources are increasingly coming into focus. On global average, the production of one liter of cow’s milk has a climate impact equivalent to around 2.4 kg of carbon dioxide [10]. A study from 2018 showed that dairy products are around three times more greenhouse gas intensive than plant-based milk alternatives [11]. For this reason, a milk alternative made from barley protein, obtained from spent grains, can make an important contribution to climate, environmental and resource protection. As a resource of German origin, high transport costs are avoided and transport-related CO2 emissions are reduced.
Gleichzeitig trinken weniger Verbraucher klassische Kuhmilch. Nach Angaben des Milchindustrie-Verband (MIV) ist in den vergangenen Jahren ein absteigender Trend im Pro-Kopf-Verbrauch von Konsummilch zu erkennen. Zum Vergleich lag dieser im Jahr 2014 bei 56,3 Kilogramm und im Jahr 2020 bei 49,9 Kilogramm. [6]At the same time, fewer consumers are drinking classic cow's milk. According to information from the Dairy Industry Association (MIV), there has been a downward trend in the per capita consumption of drinking milk in recent years. For comparison, this was 56.3 kilograms in 2014 and 49.9 kilograms in 2020. [6]
Die zunehmende ethische und ökologische Motivation von Verbrauchern, mehr pflanzliche Produkte zu verzehren, stellt eine Aufforderung an den Hersteller, innovative Produkte aus Pflanzenproteinen zu entwickeln ohne dass diese unerwünschte Geschmacksnoten mit sich bringen.The increasing ethical and ecological motivation of consumers to consume more plant-based products is a challenge for manufacturers to develop innovative products made from plant-based proteins without introducing undesirable flavors.
So ist die Nachfrage nach pflanzlichem Milchersatz noch nie so groß wie zuvor. Der Markt für Ersatzprodukte wächst stetig. Etwa 250 Millionen Liter pflanzlicher Milchalternativen wurden 2020 im deutschen Lebensmitteleinzelhandel abgesetzt. Gut die Hälfte des Verkaufsvolumens von Milch auf pflanzlicher Basis entfällt dabei auf Hafermilch.The demand for plant-based milk substitutes has never been greater. The market for substitute products is constantly growing. Around 250 million liters of plant-based milk alternatives were sold in German food retailing in 2020. A good half of the sales volume of plant-based milk is accounted for by oat milk.
Im Vorjahr betrug das Verkaufsvolumen pflanzlicher Milchersatzprodukte in Deutschland 171 Millionen Liter, wodurch ein starkes Wachstum im Sektor der Milchalternativen wahrnehmbar ist. [7]In the previous year, the sales volume of plant-based milk substitute products in Germany was 171 million liters, which means that strong growth in the milk alternative sector can be seen. [7]
Der Markt für sogenannte Milchersatzprodukte ist mittlerweile vielfältig. Hafer-, Mandel-, und Sojamilch bilden in dieser Reihenfolge anteilig den größten Absatz, während auch Alternativen aus Kokosnuss, Reis, Lupinen und Erbsenprotein bei Konsumenten auf zunehmendes Interesse stößt.The market for so-called milk substitute products is now diverse. Oat, almond and soy milk account for the largest proportion of sales in this order, while alternatives also make up Coconut, rice, lupine and pea protein are attracting increasing interest from consumers.
Neben der beliebten Hafermilch ergänzt eine Milchalternative bestehend aus Gerste die Kategorie der Getreidedrinks und kann durch bekannte Zutaten eine positive Kundenakzeptanz hervorrufen.In addition to the popular oat milk, a milk alternative consisting of barley complements the category of cereal drinks and can generate positive customer acceptance thanks to well-known ingredients.
In Anbetracht der ernährungsphysiologischen und regionalen Vorteilen ist Biertreber als Basis für eine Milchalternative eine attraktive Ergänzung für den Markt, dessen ungeahntes Potential ausgeschöpft wird und durch Wiederverwertung die Kreislaufwirtschaft im Lebensmittelbereich erschließt.In view of the nutritional and regional advantages, brewer's grains as the basis for a milk alternative are an attractive addition to the market.
Figurenlistecharacter list
Die beigefügte Zeichnung, die zum weiteren Verständnis der Erfindung dient und Bestandteil dieser Beschreibung sind, veranschaulichen Ausführungsformen der Erfindung und dienen zusammen mit der Beschreibung zur Erläuterung der Grundsätze der Erfindung.
- Zeichnung (1) zeigt schematisch ein Flussdiagramm der verschiedenen Schritte, die zur Herstellung der Milchalternative auf Biertreberbasis der vorliegenden Erfindung erforderlich sind.
- Drawing (1) shows schematically a flow chart of the various steps required to manufacture the brewer's grains-based milk alternative of the present invention.
Zusammenfassung der Erfindung:Summary of the invention:
Ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ist ein Getränk zu entwickeln, das Proteinisolat aus Biertreber mit einen Proteingehalt von mindestens etwas 0,6 % enthält.An object of the present invention is to develop a beverage containing protein isolate from brewer's grains with a protein content of at least about 0.6%.
Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Offenbarung einer Milchalternative auf Biertreberbasis, dies umfasst:
- a.) Proteinisolat aus Biertreber mit einem Anteil von etwa 0,6 % bis etwa 5 %
- b.) Ein vorbestimmtes Volumen an Wasser
- c.) Mindestens ein desodoriertes Pflanzenfett mit einem Anteil von etwa 0 % bis etwa 10 %
- d.) Calciumcarbonat mit einem Anteil von etwa 0 % bis 2 %
- e.) Zichorienwurzelfaser mit einem Anteil von etwa 0 % bis 2 %
- f.) Mindestens einen Stabilisator
- g.) mindestens einen Lebensmittelzusatzstoff mit einem Anteil von etwa 0 % bis etwa 15 %.
- a.) Protein isolate from spent grains with a proportion of about 0.6% to about 5%
- b.) A predetermined volume of water
- c.) At least one deodorized vegetable fat with a proportion of about 0% to about 10%
- d.) Calcium carbonate with a proportion of about 0% to 2%
- e.) chicory root fiber with a proportion of about 0% to 2%
- f.) At least one stabilizer
- g.) at least one food additive with a proportion of about 0% to about 15%.
Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Offenlegung der oben genannten Milchalternative auf Biertreberbasis, wobei das Proteinisolat alle für die menschliche Ernährung erforderlichen essenziellen Aminosäuren enthält.Another object of the present invention is to disclose the above-mentioned brewer's grain-based milk alternative, wherein the protein isolate contains all the essential amino acids required for human nutrition.
Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Offenbarung der oben genannten Milchalternative auf Biertreberbasis, wobei das desodorierte Pflanzenfett aus einer Gruppe ausgewählt ist, die aus Raps-, Sonnenblumen-, Sesam-, Weizen-Samen und einer beliebigen Kombination davon besteht.Another object of the present invention is to disclose the above brewer's grain based milk alternative wherein the deodorized vegetable fat is selected from a group consisting of rapeseed, sunflower, sesame, wheat seed and any combination thereof.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist die Offenlegung der oben genannten Milchalternative auf Biertreberbasis, wobei der mindestens einen Stabilisator aus einer Gruppe ausgewählt ist, die aus Gellan, Methylcellulose, Kappa-Carrageenan, Jota-Carrageenan und einer beliebigen Kombination davon besteht.Another object of the present invention is the disclosure of the above milk alternative based on brewer's grains, wherein the at least one stabilizer is selected from a group consisting of gellan, methylcellulose, kappa-carrageenan, iota-carrageenan and any combination thereof.
Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, die oben beschriebene Milchalternative auf Biertreberbasis zu offenbaren, wobei der mindestens eine Lebensmittelzusatzstoff aus einer Gruppe ausgewählt ist, die aus Stabilisatoren, Antibackmitteln, Antischaummitteln, Antioxidantien, Füllstoffen, Farbstoffen, Emulgatoren, Aromastoffen, Feuchthaltemitteln, Konservierungsmitteln, Süßungsmitteln, Zuckern, Stärken, Mineralien, Proteinen, Vitaminen, Hydrokolloiden, Verdickungsmitteln und einer beliebigen Kombination davon besteht.Another object of the present invention is to disclose the milk alternative based on brewer's grains described above, wherein the at least one food additive is selected from a group consisting of stabilizers, anti-caking agents, anti-foaming agents, antioxidants, fillers, colors, emulsifiers, flavorings, humectants, preservatives , sweeteners, sugars, starches, minerals, proteins, vitamins, hydrocolloids, thickeners and any combination thereof.
Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, die oben beschriebene Milchalternative auf Biertreberbasis zu offenbaren, wobei die Milchalternative eine Barista-Milch ist, die für die Zubereitung von Kaffee verwendet werden kann.Another object of the present invention is to disclose the brewer's grains-based milk alternative described above, which milk alternative is a barista milk that can be used for the preparation of coffee.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist die Offenlegung eines Verfahrens zur Herstellung einer Milchalternative auf Biertreberbasis, das die folgenden Schritte umfasst:
- a.) Herstellung einer Suspension aus Biertreber und Wasser in einem Verhältnis von 1:3
- b.) Zerkleinerung der Mischung
- c.) Zugabe von Natronlauge (pH-Wert = 11,5)
- d.) Umrühren der Mischung für 30 min
- e.) Filtrieren der Mischung
- f.) Zentrifugieren der Mischung (8.500 g, 23°C, 15 min)
- g.) Zugabe von Salzsäure (pH-Wert = 6,5)
- h.) Hinzufügen von Stabilisator(en) und Lebensmittelzusatzstoff(en)
- i.) Homogenisierung der Mischung
- j.) Pasteurisierung der Mischung.
- a.) Production of a suspension of spent grains and water in a ratio of 1:3
- b.) comminution of the mixture
- c.) Addition of caustic soda (pH value = 11.5)
- d.) Stirring the mixture for 30 min
- e.) filtering the mixture
- f.) Centrifuging the mixture (8,500 g, 23°C, 15 min)
- g.) Addition of hydrochloric acid (pH value = 6.5)
- h.) Adding stabilizer(s) and food additive(s)
- i.) Homogenization of the mixture
- j.) Pasteurization of the mixture.
Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, dass oben beschriebene Verfahren zu offenbaren, wobei der Homogenisierungsschritt durch Mittel durchgeführt wird, die aus einer Gruppe ausgewählt werden, die aus dem Mischen bei etwa 25.000 U/min oder der Verwendung von Hochdruckhomogenisierung besteht.Another object of the present invention is to disclose the methods described above wherein the homogenization step is performed by means selected from a group consisting of mixing at about 25,000 rpm or using high pressure homogenization.
Organoleptische und Nutritive Eigenschaften der Erfindung:Organoleptic and Nutritive Properties of the Invention:
Mit der vorliegenden Erfindung, die oben beschriebene Milchalternative auf Biertreberbasis, ist ein innovatives Produkt gelungen, dass den Milchliebhaber anspricht, da es der Kuhmilch ernährungsphysiologisch nahekommt. Die Milchalternative auf Biertreberbasis ist eine leckere, vegane und proteinreiche Milchalternative, da es aus einem Nebenprodukt hergestellt wird, das von Natur aus noch viele Nährstoffe enthält. Dafür wurde das ungelöste Protein aus den Biertreber extrahiert und verfügbar gemacht.With the present invention, the above-described milk alternative based on spent grains, an innovative product has been achieved that appeals to milk lovers because it is nutritionally similar to cow's milk. Brewer's Grain Based Milk Alternative is a delicious, vegan and high protein milk alternative as it is made from a by-product that still contains many nutrients naturally. For this purpose, the undissolved protein was extracted from the spent grains and made available.
Um eine cremige Konsistenz zu erreichen, wird Rapsöl zugesetzt, um den Fettgehalt einer Vollmilch von 3,5 % und einer halbfett Stufe von 1,8 % zu erreichen. Gleichzeitig enthält Rapsöl ein optimales Verhältnis an ungesättigten Omega-3- zu Omega-6-Fettsäuren und ist eine wertvolle Ergänzung für eine gesunde Ernährung. Der Zusatz von Gellan sorgt für die gewünschte Stabilisierung der Öltröpfchen im Milchersatz und trägt so zum vollmundigen Geschmack bei.To achieve a creamy consistency, rapeseed oil is added to achieve the fat content of 3.5% whole milk and 1.8% semi-skimmed milk. At the same time, rapeseed oil contains an optimal ratio of unsaturated omega-3 to omega-6 fatty acids and is a valuable addition to a healthy diet. The addition of gellan ensures the desired stabilization of the oil droplets in the milk substitute and thus contributes to the full-bodied taste.
Auch der Tagesbedarf an Calcium kann mit dem pflanzlichen Ersatz wunderbar gedeckt werden, weshalb die Milchalternative aus Biertreber die gleiche Menge Calciumcarbonat wie einer Milch zugesetzt wurde. Die Anreicherung mit Vitamin B12 und D2 ist besonders bei einer veganen Ernährung ideal, um einen möglichen Nährstoffmangel vorzubeugen.The daily requirement of calcium can also be covered wonderfully with the vegetable substitute, which is why the milk alternative made from brewer's grains has the same amount of calcium carbonate added as milk. The enrichment with vitamin B12 and D2 is particularly ideal for a vegan diet to prevent a possible nutrient deficiency.
Damit die Milchalternative aus Biertreber vollmundiger erscheint, ist Gellan und Zichorienwurzelfaser zugesetzt wurden. Nebenbei mildert Zichorienwurzel den getreidigen Geschmack ab, regt die Verdauung an und besitzt eine antibakterielle Wirkung.Gellan gum and chicory root fiber have been added to make the milk alternative made from spent grains appear fuller. Incidentally, chicory root reduces the grainy taste, stimulates digestion and has an antibacterial effect.
Die vorliegende Erfindung ist eine perfekte Grundlage, um eine Barista Milchalternative, gesüßte Milchalternative oder auch Kakao herzustellen.The present invention is a perfect base to create a barista milk alternative, sweetened milk alternative or even cocoa.
Herstellung der Erfindungmanufacture of the invention
Die Herstellung von der Milchalternative aus Biertreber beruht auf einer Extraktion und Fraktionierung des Gerstenproteins. Der Biertreber enthält koagulierte, unlösliche Proteine, die bei dem Brauprozess nicht ins Bier gelangen konnten. Zu diesen Proteinen zählen die Prolamine und die Gluteline. Der Fokus bei der Proteinextraktion basiert auf den Glutelinen, da sie im alkalischen oder basischen Bereich löslich sind.The production of the milk alternative from spent grains is based on the extraction and fractionation of the barley protein. The spent grain contains coagulated, insoluble proteins that could not get into the beer during the brewing process. These proteins include the prolamins and the glutelins. The focus in protein extraction is on the glutelins since they are soluble in the alkaline or basic range.
Zuerst wurde der Biertreber mit Wasser, in einem Verhältnis von 1:3 vermengt und zerkleinert. Nach dem Zerkleinerungsprozess wurde der Biertreber mit Natronlauge für 30 Minuten bei Raumtemperatur unter konstantem Mischen behandelt und auf einen pH-Wert von 11,5 gebracht. Nach der Extraktion wurden die unlöslichen Feststoffe durch Filtern und durch die Zentrifuge (8.500 x g für 15 min bei 23°C) abgetrennt. Die Überstände aus der Extraktion mit Natronlauge wurden gesammelt und wurden mit Salzsäure auf einen pH-Wert von 6,5 gebracht, um eine Neutralisation hervorzurufen. Durch die Neutralisation entstehen Wasser und Natriumchlorid (Kochsalz).First, the spent grains were mixed with water in a ratio of 1:3 and crushed. After the crushing process, the spent grains were treated with caustic soda for 30 minutes at room temperature with constant mixing and brought to a pH of 11.5. After extraction, the insoluble solids were separated by filtration and through the centrifuge (8,500 x g for 15 min at 23°C). The supernatants from the extraction with caustic soda were collected and were brought to pH 6.5 with hydrochloric acid to induce neutralization. The neutralization produces water and sodium chloride (common salt).
Die Zugabe von Rapsöl, Calciumcarbonat, Zichorienwurzelfaser, Vitaminen, Aromen und dem Stabilisator runden die Milchalternative aus Biertreber ab.The addition of rapeseed oil, calcium carbonate, chicory root fibre, vitamins, aromas and the stabilizer round off the milk alternative made from spent grains.
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