DE2227519A1 - Verfahren zur Herstellung eines im wesentlichen trockenen teilchenförmigen Produktes durch Trocknen von Molke-, Lactose- und Maissirup-Feststoffen - Google Patents

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Patentanwälte Di:'L. - 1kg. JF. Teicemann, 2227519

Dipl.-Ing. H.Weickmann, Dipl.-Phys. Dr. K. Fincke Dipl.-Ing. E A.Weicicmann, Dipl.-Chkm. B. Ruber

8 MÜNCHEN 86, DEN POSTFACH 860 820

MÖHLSTRASSE 22, RUFNUMMER 4? 39 21/22

<983921/22>

CAiSE: 30

CORPORATION
Kraftco Court, G-lenview, Illinois, V.St,A.

"Verfahren zur Herstellung eines im wesentlichen trockenen teilchenförmigen Produktes durch Trocknen von Molke-, Lactose- und Maissirup-Feststoffen" '

Die Erfindung "betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines im wesentlichen trockenen teilchenförmigen Produktes durch Trocknen von Molke-, Lactose- und Maissirup-Feststoffen. Die Erfindung betrifft somit ein verbessertes Molkeprodukt und insbesondere ein im wesentlichen trockenes teilchenförmiges Molkeprodukt, das eine günstige niedrige Schüttdichte und eine günstige Teilchenfestigkeit besitzt sowie ein Verfahren zur Herstellung dieses Produktes.

Pulvcrförmige Zusammensetzungen, die eine Flüssigkeit aus einem verflüssigbaren Material enthalten, stellen wünschenswerte Hahrungsmittelpräparate dar. Derartige Pulverzusammensetzungen sind leicht handzuhaben und können leicht mit anderen trockenen Bestandteilen während der Herstellung verschiedener NahnmgsHiittelprodukte verarbeitet werden· Z.B. führt die Verwendung von Koch- oder Back-Fetten, die in Form von pulverför-

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migen Zusammensetzungen vorliegen, "bei dem Herstellen von KUchenmischungen zu großen Vorteilen, da kostspielige und zeitraubende Verfahrensschritte vermieden werden können. Pulverfb'rmige Zusammensetzungen, die flüssiges Fett enthalten, sind ebenfalls für die Herstellung von trockenen ßalatsoßenmischungenriitzlich, die durch Zugabe einer geeigneten Flüssigkeit in die genießbare Form überführt v/erden können. Pulverförmige Zusammensetzungen, die andere Flüssigkeiten oder verflüssigbare Materialien, wie Emulgiermittel, Alkohole,organische Säuren o. dgl., enthalten, stellen ebenfalls vorteilhafte Materialien für die Nahrungsmittelindustrie dar.

Kürzlich, wurde ein verbessertes Verfahren zur Herstellung pulverförmiger Zusammensetzungen entwickelt. Das dabei gefundene Verfahren besteht darin, daß man ein flüssiges Material unter mechanischein Vermischen zu einem im wesentlichen trockenen Trägermaterial zusetzt. Die erhaltene Mischung bleibt teilchenförmig und fließfähig. Das Trägermaterial kann irgendein festes eßbares Material sein, das durch Gasinjektionssprühtrocknung behandelt werden kann, so daß man ein Produkt geringer Dichte mit aufgeblähter Struktur erhält. Bei diesem Sprühtrocknungsverfahren wird ein Gas, üblicherweise Luft oder Stickstoff, in eine flüssige Lösung oder eine Suspension des Feststoffs vor dem Versprühen der flüssigen Lösung in die Trockenkammer einer Sprühtrocknungseinrichtung eingeblasen. Wenn die flüssige Lösung oder die Suspension unter Ausbildung von Tröpfchen zerstäubt wird, wird der Druck vermindert und das eingeblasene Gas dehnt sich innerhalb des Tröpfchens aus. Die aufgeblähten Tröpfchen werden dann unter Ausbildung des pulverförmigeη Produktes geringer Dichte getrocknet. Das in dieser Weise hergestellte pulverförmige Material besitzt eine geringere Dichte als ein in üblicher Weise sprühgetrocknetes Pulver.

Es wurde festgestellt, daß kohlehydrathaltige Materialien wünschenswerte Trägermaterialien für die pulverförmigen Zusammensetzungen darstellen. Jedoch ist die Verwendung gewisser kohleiihydrathaltiger Materialien als Trägermaterialien nicht zufrie-

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denstellend, da es schwierig ist, die angestrebte geringe Dichte zu erreichen, wenn diese Materialien einer Gasinjektionszerstäubung strοcknung unterzogen werden. Insbesondere wären Molke-, Lactose- und Maissirup-Feststoffe vränschenswerte Trägermaterialien, wenn sie durch Gasinjektionssprühtrocknung zu einem Produkt getrocknet werden können, das eine geeignete geringe Dichte aufweist. Weiterhin ist die Verwendung von Molke-, Lactose- und Maissirup-Feststoffen, die durch Gasinjektionssprühtrocknung behandelt wurden, in pulverförmigen Zusammensetzungen dadurch eingeschränkt, daß die durch Gasinjektionssprühtrocknung hergestellten getrockneten Teilchen eine geringe Festigkeit aufweisen und während des Vermischens in unerwünschtem Ausmaße zer-• brechen.

Es ist demzufolge Aufgabe der Erfindung, «ein Produkt mit einer günstigen geringen Dichte und einer günstigen Teilchenfestigkeit aus Molke-, Lactose- oder Maissirup-Feststoffen herzustellen. Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein verbessertes Produkt, dessen Dichte wesentlich vermindert ist, herzustellen und ein Verfahren zu dessen Herstellung bereitzustellen. Eine weitere Aufgabe der Erfindung liegt darin, ein verbessertes Produkt aus Molke-, Lactose- oder Ilaissirup-Feststoffen, dessen Dichte geringer als ein wünschenswerter vorherbestimmter Wert ist, und ein Verfahren zu desse'n Herstellung zu entwickeln.

Im allgemeinen wird erfindungsgemäß ein Verfahren zum Trocknen von Molke-, Lactose- oder Maissirup-Feststoffen bereitgestellt, bei dem man ein. iia wesentlichen trockenes teilchenförmiges Produkt erhält, das eine angestrebte verminderte Dichte und eine wünschenswerte Teilchenfestigkeit besitzt. Gemäß diesem Verfahren wird eine flüssige Dispersion aus Kolke-, Lactose- oder Maissirup-Feststoffen und einem eiveißartigen Verstärkungsmittel bereitet* Dann wird ein geeignetes Gas in die Dispersion eingeblasen und die Dispersion, die das eingeblasene Gas enthält, wird unter Ausbildung- eines im wesentlichen trockenen Produktes sprüh- oder zerr.täubungs-gotrocknet. Das Produkt besitzt eine Dichte von weniger als etwa 0,09 B pro ecm und ein spezi-

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fisches Volumen von mehr als etwa 11 ecm pro g.

Erfindungsgemäß kann Molke, die bei der Herstellung irgendeiner Käseart oder bei der Herstellung von Kasein anfällt, eingesetzt werden. In Abhängigkeit von der Art des hergestellten Käses und der Durchführung c,es Herstellungsverfahrens enthalten die Molkefeststoffe in der Molke unterschiedliche Mengen von Salz und Protein und besitzen unterschiedliche pH-Werte. Die Molke wird, nachdem sie bei der Käseherstellung erhalten wird, im allgemeinen als saure Molke oder als süße Molke in Abhängigkeit von dem pH-Wert der Molke bezeichnet. Im allgemeinen besitzt die saure Molke einen pH-Wert im Bereich von etwa 4,0 bis 4,5· Süße Molke weist einen pH-Wert im Bereich von etwa 5»5 bis 6,2 auf. V/ie bereits angegeben, können sowohl saure als auch süße Molke bei dem erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzt werden.

Lactose ist der überwiegende Teil des Zuckers der Milch und wird üblicherweise durch Kristallisation aus Molke gewonnen.

Maissirup erhält man durch Hydrolyse der glukosidisehen Bindungen von ungekochter Maisstärke. Der im wesentlichen bei der Hydrolyse gebildete Zucker ist Dextrose, obwohl Maltose und höhere Oligosaccharide ebenfalls vorhanden sind. Das Grundmaß für den Grad oder das Ausmaß der Umwandlung ist das Dextroseäquivalent (D.E.). Das Dextroseäquivalent ist ein Hinweis auf den Gehalt an reduzierendem Zucker, berechnet als Prozent wasserfreie Dextrose, bezogen auf die gesamte Trockensubstanz des Sirups. Reine Dextrose besitzt ein Dextroseäquivalent von 100. Die Erfindungsgemäß geeigneten Maissirupfeststoffe können von Maissirup abgeleitet werden, der ein Dextroseäquivalent von mehr als etwa 28 bis etwa 100 (d.h. reine Dextrose) auf v/eist.

Wenn flüssige Dispersionen von Molke-, Lactose- oder Maissirup-Feststoffen durch Gasinjektionssprühtrocknung getrocknet werden, erhält raan ein getrocknetes Produkt, das eine so geringe .Dichte wie 0,10 g pro ecm aufweist. Obwohl dieses Produkt für viele Zwecke geeignet ist, wurde gefunden, daß ein Produkt mit einer

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Dichte von weniger als etwa O_?O9 g pro ecm für viele Zwecke -wünschenswert ist. In diesem Zusammenhang \vurde ermittelt, daß Molke-, Lactose- und Maissirup-Feststoffprodukte, die eine Dichte von etwa 0,09 his etwa 0,06 g pro ecm aufweisen, als Trägermaterial für die zuvor erwähnten pulverförmigen Zusammensetzungen in wünschenswerter Weise geeignet sind. Erfindungsgemäß können Dispersionen von Molke-, Lactose- und Maissirup-Feststoffen zusammen mit einem eiweißartigen Verfestigungsmittel durch Gasinjektionssprühtrocknung getrocknet werden und führen stets zu Produkten mit Dichten, die dem angestrebten Bereich entsprechen. Die Produkte geringer Dichte, die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erhalten werden, besitzen ferner eine verbesserte Festigkeit und eine erhöhte Beständigkeit gegen ein Zerbrechen der Teilchen. Vorzugsweise sind die Molke-, Lactose- oder Maissirup-Feststoffe in derartigen Mengen in der Dispersion vorhanden, daß sich vor der Gasinjektionssprühtrocknung ein Fe st stoff gehalt' von etwa 15 bis etwa 50 Gew.-% ergibt. Das eiweißartige Verstärkungsmittel oder Verfestigungsmittel wird dann mit der Dispersion vermischt, wobei man eine für die Gasinjektionssprühtrocknung geeignete flüssige Dispersion erhält.

Nach der Herstellung wird die flüssige Dispersion in die Trockenkammer einer Sprühtrocknungseinrichtung eingepumpt. Der Sprühtrockner kann zur Bewirkung der Zerstäubung mit einer Düse für ein einziges Fluid, einer Düse für zwei Fluide oder einer schnell umlaufenden Scheibe versehen sein. Wenn eine Düse für ein einziges Fluid zur Bewirkung der Zerstäubung in der Sprühtrocknungskammer verwendet wird, wird die zu zerstäubende flüssige Dispersion im allgemeinen mit einem Druck von etwa 21,1 atü bis etwa 552 atü (300 bis 5000 psig) in die Düse gepumpt. Um eine geeignete Aufblähung der zerstäubten Tröpfchen der flüssigen Dispersion zu erreichen, wird Gas mit einem Druck, der etwa 1,41 atü bis etwa 35*2 atü (20 bis 500 psig) über dem Druck der gepumpten Flüssigkeit liegt, d.h. mit einem Gasinjektionsgesamtdruck von etwa 22,5 atü bis drwa 387 atü (320 bis 5500 psig) in die flüssige Dispersion eingeblasen. Vorzugsweise wird das.Gas an einer Stelle zwischen der Pumpe und der Sprühdüse in die flüs-

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sige Dispersion eingedrückt. Venn eine schnell umlaufende Scheibe oder eine Sprühdüse für zwei Fluide zur Bewirkung der Zerstäubung verwendet wird, können die Pumpdrücke der zu zerstäubenden flüssigen Dispersion vermindert werden, d.h. auf etwa 1,76 atü bis etwa 7>O3 atü (25 bis 100 psig). In diesem Fall wird der Druck des in den fließenden flüssigen Dispersionsstrom eingedrückten Gases etwa 0,35 atü bis etwa 3>5 atü (5 bis 50 psig) über dom Druck des fließenden flüssigen Dispersionsstroms gehalten.

Die folgenden Beispiele sollen die Erfindung weiter erläutern, ohne sie jedoch zu beschränken.

Beispiel 1

Süße Molke, die bei der Herstellung von Cheddar-Käse anfiel, wurde auf einen Feststoffgehalt von 30 % aufkonzentriert. Die Molke besaß einen pH-Wert von 5»4-· Die Molke wurde dann mit einem Druck von 127 atü (1800 psig) in eine Einzelfluiddüse einer Zerstäubungstrocknungskammer eingepumpt. Bevor die Molke die Düse erreicht e,wurde Luft in den fließenden Strom mit einem Druck von 162 atü (2300 psig) eingepresst. Die Molke wurde dann in der Sprühtrocknungskammer zerstäubt und zu einem Molkeprodukt mit einem Feuchtigkeitsgehalt von 3 % getrocknet. Die Dichte der sprühgetrockneten Molke wurde dadurch bestimmt, daß man 50 g der Molke in einen graduierten Zylinder einbrachte. Der Zylinder wurde dann auf eine vibrierende Platte gebracht und vibriert, bis sich das sprühgetrocknete Molkeprodukt in dem Zylinder nicht mehr weiter absetzte. In diesem Fall betrug das Volumen von 50 g des sprühgetrockneten Molkeproduktes 470 ecm. Dies entspricht einer Dichte von 0,016 g pro ecm. Dieses Molkeprodukt war als Trägermaterial zur Herstellung von pulverföriaigen Produkten nicht geeignet.

Beispiel 2

Ein Teil der konzentrierten-Molke, wie sie in Beispiel 1 erhalten wurde, wurde erneut zur Herstellung eines Molkeproduktes durch Gasinjektionszerstäubungstrocknung verwendet. Bevor man die Molke der Gasinjektionssprühtrocknung unterzog, wurde eine

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derartige Menge Gelatine zu der konzentrierten Molke zugesetzt, daß- das Molkeendprodukt einen Gelatineproteingehalt von 4,25 % aufwies.Bei der Gasinjektionssprühtrocknung wurde die Dichte gemäß dem in Beispiel 1 beschriebenen Verfahren bestimmt. Die Dichte des Molkeproduktes betrug 0,085 g P^o ecm. Das Produkt war als Trägermaterial aur Herstellung von pulverförmigen Produkten geeignet.

Beispiel 5

Gemäß dem in Beispiel 1 beschriebenen Verfahren wurde ein Molkeprodukt hergestellt mit dem Unterschied, daß eine ausreichende Menge Hatriumkaseinat zu der konzentrierten Molke vor dem Zerstäubungstrocknen zugesetzt wurde, um in dem sprühgetrockneten Molkeprodukt einen Gehalt von 6,8 % Natriumkaseinatprotein zu ergeben. Nach dem Sprühtrocknen wurde die. Dichte des sprühgetrockneten Molkeproduktes bestimmt und betrug 0,079 g pro ecm. Das mit liatriumkaseinat als Verfestigungsmittel erhaltene Molkeprodukt war als Trägermaterial zur Herstellung von pulverförmigen Zusammensetzungen geeignet.

Beispiel 4

Lactose wurde durch Gasinjektionssprühtrocknung gemäß dem Verfahren von Beispiel 1 getrocknet. Die Lactose wurde als Lösung, die 30 Gew.-% Lactose, bezogen auf die Lösung, enthielt, verwendet. Bevor man die Lactoselösung durch Gasinjektionssprühtrocknung trocknete, wurde eine ausreichende Menge Gelatine zu der Lactoselösung zugesetzt, um in dem sprühgetrockneten Endlactoseprodukt einen Gehalt von 4 % Gelatineprotein zu ergeben. Die Lactoselösung wurde mit einem Druck von 120 atü (17OO psig) in die Einzelfluiddüse einer Sprühtrocknungskammer eingepumpt. Bevor die Flüssigkeit die Düse erreichte, wurden 62,3 Liter Luft pro Minute (2,2 cubic feet per minute) mit einem Druck von 155 atü (2200 psig) in den fließenden Lactosestrom eingeblasen. Die Lactose wurde in der Sprühtrocknungskammer zerstäubt und unter Ausbildung eines Lactoseproduktes mit einem Feuchtigkeitsgehalt von etwa 3 % getrocknet. Die Dichte der sprühgetrockneten Lactose wurde bestimmt und betrug 0,07 g pro ecm. Das Lactosepro-

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dukt wax gegen ein Zerbrechen- der Teilchen beiständig und war· als Trägermaterial zur Herstellung von pulverförmigen Produkten geeignet.

Eine Lactoselösung, die durch Gasinjektionssprühtrocknung ohne Zugabe eines eiweißartigen Materials zu der Lösung vor dem Trocknen getrocknet worden war, war als Trägermaterial zur Herstellung von pulverförmigen Produkten nicht geeignet. Eine in dieser Weise getrocknete Lactose besaß eine geringere Teilchengrößse und die Teilchen zerbrachen leichter.

Das erfindungsgemäße Molkeprodukt besitzt den Vorteil, daß es festere Teilchen aufweist und die Teilchen besser zum Absorbieren von hohen Fluidmengen unter Ausbildung verbesserter pulverförmiger Zusammensetzungen, die ein fiuides Material enthalten, geeignet sind.

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Claims (5)

Patentansprüche.

1. Verfahren zur Herstellung eines im wesentlichen trockenen teilchenförmigen Produktes mit günstiger verminderter Dichte und günstiger Teilchenfestigkeit durch Trocknen von MoI^ ke-, Lactose- und Maissirup-Feststoffen, dadurch gekennzeichnet, daß man eine flüssige Dispersion eines Trägermaterials, wie Molke-, Lactose- oder Maissirup-Feststoffe oder Mischungen davon und eines eiweißartigen Verstärkungs- oder Verfestigungsmittels, wie Gelatine, Kasein, Kaseinate, Magermilch, Sojaprotein, Gluten, Albumin, behandelte Molke oder Mischungen davon, bereitet, wobei das Verfestigungsmittel oder Verstärkungsmittel mindestens etwa 30 % Protein enthält, man ein Gas in die Dispersion einbläst und die Dispersion zusammen mit dem eingeblasenen Gas sprühtrocknet, so daß man ein im wesentlichen trockenes Produkt mit einer Dichte von weniger als etwa 0,09 g pro ecm erhält.

2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das eiweißartige Verfestigungsmittel in einer derartige Menge zugegeben wird, daß. sich in dem durch Gasinjektionszerstäubungstrocknung erhaltenen Produkt etwa 2 bis etwa 12 Gen.-% zusätzliches Protein, bezogen auf Trockenbasis, ergeben.

3· Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das eiweißartige Verfestigungsmittel Gelatine ist.

4-. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das eiweißartige Verfestigungsmittel ein Kaseinat ist.

5. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die flüssige Dispersion etwa 15 bis etwa 50 Gew.-% des Trägermaterials enthält.

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