DE2625104B2 - Kaffeeweiße - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine Kaffeeweiße, bestehend im wesentlicheii aus Zucker, Fett, Salz, einem Emulgator und 2 bis 10% Proteinkomponente aus Sojaproteinisolat und Kaseinat mit mindestens 0,9 Gew.-% Kasein, bezogen auf das Trockengewicht der Kaffeeweiße.

Aus der DE-OS 21 57 729 ist ein Verfahren zur Herstellung von Kunstmilch auf Kaseinbasis bekannt, das zu einer proteinhaltigen Substanz mit mindestens 70 Gew.-% ausgefälltem Kasein führt. Bei dem Protein kann es sich auch um Sojaprotein handeln. Derartige Kunstmilch eignet sich jedoch nicht als Kaffeeweiße, weil es, wie festgestellt wurde, bei Zusatz zu Kaffee oder Tee zu Ausflockungen bzw. Gerinnen des Produkts kommt, wie weiter unten anhand von Tabelle III gezeigt werden wird.

Gegenwärtig besteht die Proteinkomponente von Kaffeweißen hauptsächlich aus neutralisiertem Kasein, das im allgemeinen als Kaseinat bezeichnet wird. Kasein ist jedoch ein aus Milch gewonnenes Protein, und Milch wird, wie andere Molkereiprodukte, leider immer knapper und kostspieliger. Es entstand daher das Bedürfnis, das kostspielige, aus Milch gewonnene Protein Kasein durch ein reichlicher vorhandenes, weniger teures Protein, wie Sojaprotein, zu ersetzen. Versuche, Sojaprotein in Molkereiprodukte einzuarbeiten, sind schon unternommen worden, doch war bei diesen Versuchen eine mühsame und kostspielige Modifizierung des Sojaproteins erforderlich. Beispielsweise wird in den US-Patentschriften 36 42 493 und 36 42 4S2 eine thermisch-physikalische Vorbehandlung des Sojaproteins in Verbindung mit einer Entspannungsverdampfung und Vereinigung mit bestimmten Mengen von Molke-Feststoffen beschrieben. Gemäß der US-PS 37 64 711 soll die molekulare Struktur des Sojaproteinisolats durch Einführung einer acylhaltigen Anhydridgruppe chemisch modifiziert werden. Es ist jedoch bemerkenswert, daß das funktionell Verhalten selbst diese Isolate durch die vorliegende Erfindung verbessert werden kann. Kein Versuch wurde bisher unternommen, im Handel erhältliche Sojaproteinisolate (die keinen speziellen Behandlungen wie gemäß der US-PS 37 64 711 unterworfen worden waren) einfach mit Kaseinaten zu kombinieren, weil keine Wechselwirkung zwischen diesen Komponenten bekannt war, die den Nachteil des Sojaproteinisolats hätte aufheben können. Ein grundlegender Mangel des Sojaproteinisolats, durch den es als Kaffeeweiße ungeeignet ist, ist die Bildung von Gerinsel. Zu einer Bildung solcher Gerinsel kommt es, wenn das Protein mit einer wesentlichen Konzentration von Kaffee, Tee oder Getränken ähnlicher Zusammensetzung in Berührung kommt und dann ausfällt, sich zusammenballt oder unlöslich wird. Wenn Sojaproteine allein verwendet werden, bilden sie Gerinsel, ganz gleich, welche Menge zugesetzt wird. Dies kann durch die darin enthaltene Caffein-, Chlorogen- und/oder Tanninsäure bedingt sein, die mit den funktionell basischen Aminogruppen des Proteins, d. h. den Epsilon-Aminogruppen, Salze oder Komplexe bilden und dadurch die Fällung hervorrufen. Es schien daher nicht möglich zu sein, lediglich durch trockenes Mischen eines Sojaproteinisolats, das mit diesem Mangel behaftet war, mit Kaseinat die Eigenschaften zu beeinflussen, die zur Gerinselbildung führen. Auch neigen die meisten wasserlöslichen Proteine zur Koagulation, wenn sie einer Wärmeeinwirkung ausgesetzt werden. Andere Proteine als Sojaproteinisolate, sogar Kasein, Natriumcasein und andere, bei der Verwendung in Kaffeeweiße-Produkten zeigen unter bestimmten Bedingungen ebenfalls eine solche Gerinselbildung oder anderweitige Mangel, vor allem wenn sie in einer geringeren als der vorgeschriebenen Mindestmenge verwendet oder einer starken Kaffeeinwirkung, wie gefriergetrocknetem Instant-Kaffee, ausgesetzt werden.

Eine einfache und doch wirksame Maßnahme zur Anpassung der Sojaproteinisolate an die Erfordernisse von Kaffeeweißen und zur wesentlichen Verringerung der Kaseinat-Menge würde daher einen wesentlichen technischen Fortschritt bedeuten. Diese Aufgabe liegt der Erfindung zugrunde.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einer Kaffeeweiße der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß das Verhältnis des Sojaproteinisolats zum Kaseinat 40 :60 bis 60 :40 und bei 6 und mehr Prozent Proteinkomponente 60 : 40 bis 70 :30 beträgt.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die Erfindung ermöglicht es, selbst wesentliche Mengen von Kasein in Kaffeeweiße-Produkten durch Sojaproteirüsolate zu ersetzen, ohne daß die vorstehend erwähnten Nebenwirkungen, die normalerweise bei der Verwendung von Sojaproteinisolat beobachtet werden, auftreten.

Wie erwähnt, besteht die Proteinkomponente der Kaffeeweiße aus Sojaproteinisolat und Kaseinat.

Das Sojaproteinisolat wird meist durch eine wäßrige Extraktion von gemahlenem und entfettetem Sojabohnenmaterial gewonnen. Die Proteinlösung wird sodann zur Entfernung von unlöslichen Substanzen zentrifugiert, und der pH-Wert wird mit einem sauren Reagens auf den isoelektrischen Punkt des Proteins eingestellt. Dabei fällt das Protein aus. Der erhaltene Niederschlag wird gewaschen und getrocknet und ergibt ein Isolat mit einem Proteingehalt von 80 bis 95% in der Trockensubstanz. Die Erfindung ist nicht auf einen speziellen Typ von Sojaproteinisolat beschränkt; jedes normal erhältliche Proteinisolat kann zur Herstellung der Kaffeweiße gemäß der Erfindung verwendet werden. Typische Verfahren zur Herstellung von Sojaproteinisolaten, die bei der Erfindung verwendet werden können, sind in den

Patentschriften 28 81 159 und 30 01875 beschrieben. Besonders gut eignen sich Sojaproteinisolate, deren Herstellung in den US-Patentschriften 36 42 490 und 36 94 221 beschrieben ist

Das Casein wird in bekannter Weise aus Milch gewonnen und mit bekannten alkalischen Neutralisationsmitteln neutralisiert, wobei die Neutralisation vor dem Mischen mit den Sojaproteinisolaten oder danach vorgenommen werden kann. Deshalb werden im Rahmen dieser Beschreibung und der Ansprüche die Bezeichnungen »Casein« (unneutralisisert) und »Caseinat« mit der gleichen Bedeutung nebeneinander verwendet Man beachte, daß Gemische aus reinem Casein und Sojaproteinisolaten innerhalb des Rahmens dieser Erfindung liegen, da die Neutralisation lediglich den gewünschten pH-Wert des fertigen Getränkes beeinflußt, aber keine erfindungswesentliche Maßnahme ist Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird Natriumcaseinat als Casein-Komponente verwendet Natriumcaseinat hat in bekannten Kaffeeweißen eine spezielle Funktion und dient gleichzeitig als Nährstoffzusatz. Im allgemeinen zeigt das wasserlösliche Natriumcaseinat eine ausreichende funktionell Wirkung als Weiße und eine hinreichende Beständigkeit gegen Gerinselbildung in heißem Kaffee, sofern die Kaffeeweiße mindestens etwa 2% davon enthält. Wie schon erwähnt war man bisher nicht der Meinung, daß Sojaproteinisolate ohne spezielle Modifizierung (wie nach der US-PS 37 64 711) einen Teil des Caseinats ersetzen könnten, und es wurde auch nicht angenommen, daß die Gegenwart einer bestimmten Mindestmenge von Caseinat die funktionell Wirkung des Sojaproteins als Kaffeeweiße beeinflussen würde.

Die Gesamtmenge der Proteinkomponente in der Kaffeeweiße gemäß der Erfindung reicht von etwa 2% bis etwa 10%, vorzugsweise etwa 3 bis etwa 10%, des Trockengewichts der Kaffeeweiße. Mengen außerhalb dieses Bereichs beeinträchtigen die funktionelle Wirkung der Kaffeeweiße. Die relativen Anteile der Bestandteile der Proteinkomponente in der Kaffeeweiße reichen von einer verhältnismäßig nur geringen Menge bis zu einer erheblichen Menge Sojaproteinisolat.

Um eine annehmbare Beständigkeit gegen Gerinselbildung zu erzielen, ist es jedoch erforderlich, daß die Weiße mindestens 0,9Gew.-% Casein enthält. Der Grund dafür, daß diese kritische Caseinmenge zugegen sein muß, ist nicht genau bekannt, zumal eine chemische Wechselwirkung bisher nicht beobachtet werden konnte. Versuchsergebnisse zeigen jedoch schlüssig, daß unterhalb dieser Menge die Weiße gegen Gerinselbildung nicht mehr beständig ist. Dieser kritische Grenzwert ist auch deshalb überraschend, weil 0,9% Caseinat allein in Kaffeeweiße-Produkten funktionell unbefriedigend ist. Eine Mindestmenge von 1,5% Caseinat ist vorteilhafter. Eine Mindestmenge von etwa 1,5 bis etwa 3,0% Caseinat ist wegen der überlegenen funktioneilen Wirkung im ganzen Bereich der relativen Verhältnisse von Sojaproteinisolat zu Caseinat besonders vorteilhaft. Obwohl außer Sojaproteinisolat und Casein auch anderes pflanzliches oder tierisches Proteinmaterial in der Proteinkomponente vorkommen können, haben diese für die Erfindung keine Bedeutung. Zur Minimierung der Kosten und Maximierung der funktioneilen Wirkung isl ein relatives Verhältnis von Sojaproteinisolat zu Caseinat von 40 :60 bis 60 :40 vorteilhaft. Ein Verhältnis von Sojaproteinisolat zu Casein von 50 :50 ist besonders vorteilhaft, weil damit ein Optimum zwischen der gewünschten funktionellen Wirkung und der Menge des Sojaproteinisolats im ganzen Bereich der Gesamtmenge der Proteinkomponente, d. h. von 2 bis 10%, erreicht wird.

Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung, bei der die Proteinkomponente überwiegend aus Sojaproteinisolat besteht, d.h. über 50% Sojaproteinisolat (bezogen auf die Proteinkomponente, nicht auf das Gesamtprodukt) enthält kann die für

ίο Sojaprotein charakteristische Gerinselbildung nicht nur weitgehend unterdrückt, sondern sogar völlig beseitigt werden. Dies wird durch eine Abstimmung der relativen Menge des Sojaproteinisolats im Verhältnis zum Caseinat mit der Gesamtkonzentration der Proteinkomponente in der Kaffeeweiße erreicht

Wenn die Gesamtmenge des Proteins 4% oder mehr beträgt Hegt das Verhältnis des Sojaproteinisolats zum Casein im Bereich von 50; 50 bis 60:40; falls die Gesamtmenge des Proteins in der Kaffeeweiße 6% oder mehr beträgt, liegt das Verhältnis des Sojaproteinisolats zum Casein zwischen 60:40 und 70:30. So zusammengesetzte Kaffeeweißen zeigen überraschenderweise keine Gerinselbildung.
Von der Zusammensetzung der Proteinkomponente

abgesehen, sind die übrigen Bestandteile der Kaffeeweiße von herkömmlicher Art Für das Protein sind weder spezielle chemische Modifzierungsmittel noch besondere Vorbehandlungen erforderlich. Ein typischer Ansatz für Kaffeeweißer», gemäß der Erfindung, auf den diese aber nicht beschränkt ist, besteht aus folgenden Komponenten (Anteile bezogen auf die Trockensubstanz): '

Der wasserlösliche Zucker kann ein gebräuchliches Kohlenhydrat sein, beispielsweise Saccharose, Lactose oder der Feststoff von Maissirup. Das Stabilisierungssalz wird als Puffer zugesetzt, um der Säure des Kaffees entgegenzuwirken und die kolloidale Dispersion des Proteins zu unterstützen. Typische Salze dieser Art umfassen die Natrium- oder Kaliumsalze der Citronen- oder der Ortho-, Meta- oder Polyphosphorsäure oder Mischungen davon. Besonders geeignet sind Natriumpolyphosphate, Dikaliumhydrogenphosphat, Dinatriumhydrogenphosphat u. a. Der Emulgator kann von jeder geeigneten Art sein, die bei der Herstellung flüssiger Fettemulsionsprodukte verwendet wird, beispielsweise Mono- und Diglyceride, Diacetylweinsäureester der Mono- und Diglyceride, Polygiycerinester der Fettsäuren oder Kombinationen davon. Falls gewünscht, können in das Produkt auch Nährstoffzusätze, wie Carotin, Riboflavin usw., Antibackmittel und Aromastoffe eingeschlossen werden.
Da die Art des verwendeten Fettes bei der Kaffeeweiße gemäß der Erfindung nicht als wesentlich angesehen wird, kann man jedes geeignetes pflanzliche oder tierische Speisefett oder -öl oder auch Kombinationen solcher Fette oder öle verwenden. Zu typischen Fetten dieser Art gehören Maisöl, Kokosöl, Baumwollsamenöl oder Sojabohnenöl einschließlich der hydrierten Fette und öle.

Bei der Herstellung der Kaffeeweiße und insbesondere der Proteinkomponente ist es im allgemeinen am

Wasserlöslicher Zucker	35-65%
Speisefett	20-50%
Proteinkomponente	2-10%
Stabilisierungssalz	0,5-5%
Herkömmlicher Emulgator	0,5-3%

besten, eine Mischung von getrocknetem Sojaproteinisolat und getrocknetem, neutralisiertem Caseinat trocken oder naß zu mischen. Man kann aber auch das Sojaproteinisolat und Casein oder Cateinat vor dem Zusatz der anderen Bestandteile der Kaffeeweiße in einem wäßrigen Medium aufschlämmen und gleichzeitig trocknen. Eine weitere Alternative besteht darin, daß das Casein vor der Neutralisation mit dem Sojaproteinisolat gemischt wird. Dana falls mar. getrocknetes Caseinat und getrocknetes Sojaproteinisolat verwendet, werden die Proteinkompcnenten und das Stabilisierungssalz durch Mischen in warmen Wasser von etwa 50°C dispergiert Falls das Casein und das Sojaproteinisolat naß gemischt worden sind, erwärmt man die Aufschlämmung lediglich und setzt das Stabilisierungssalz zu. Fett und gebräuchlicher Emulgator werden getrennt zusammengeschmolzen. Das vorgeschmolzene Fett wird in die Proteindispersion eingemischt; dann wird der wasserlösliche Zucker und dz^, Kohlenhydrat zugesetzt und mit der Dispersion vermischt bis sich Zucker oder Kohlenhydrat gelöst haben. Danach wird die Temperatur der Mischung auf 77⁰C gebracht, und die Mischung wird unter einem Druck bis etwa 240 bar pasteurisiert und homogenisiert. Die Homogenisierung ist erforderlich, um den Fettkügelchen die für die Stabilisierung der Emulsion und die Weißkraft notwendige Größe zu erteilen. Eine Zerteiljng durch Zerstäubung des Produktes beim Austritt aus einer Düse, beispielsweise in Trocknern, die mit einer Hochdruck-Speisepumpe ausgerüstet sind, ist in fast jo allen Fällen ausreichend. Eine zusätzliche Drucksteigerung bis auf etwa 240 bar ergibt jedoch, falls gewünscht zusätzliche Weißkraft, sofern der Druck nicht zu hoch ist Bei einem zu hohen Druck kann es vorkommen, daß die Emulsion gebrochen wird und das Produkt Gerinsel r> bildet und eine verminderte Weißkraft zeigt. «Weißkraft« ist ein Ausdruck, mit dem die relative Weißfärbung bezeichnet wird, die beim Zusatz von Milch und anderen Produkten zu Kaffee auftritt Man beachte, daß bei der Kaffeeweiße gemäß der Erfindung die Homogenisierung nicht kritisch ist Schließlich wird die Mischung durch Zerstäubungstrocknung oder nach einem anderen gebräuchlichen Verfahren zur Trocknung von Kaffeeweißen auf einen Feuchtigkeitsgehalt von unter 5% getrocknet. Die Trocknung kann natürlich unterbleiben, wenn beispielsweise ein? flüssige Kaffeeweiße erwünscht ist. Durch Gefrieren kann man eine gefrorene Kaffeeweiße erhalten.

Anhand der folgenden Beispiele wird die Erfindung veranschaulicht Sofern nicht anders angegeben, beziehen sich alle Teile und Gewichtsangaben auf das Trockengewicht

Beispiel I

Mit Kaffeeweißen, die die Proteinkomponenten in verschiedenen Mengenverhältnissen und Gesamtmengen (siehe die Tabelle I, II und III) enthielten, wurde eine Reihe von Versuchen ausgeführt. Bei jedem Versuch wurden zur Herstellung der Proteinkomponente ein kommerziell erhältliches Sojaprotein und Natriumcaseinat trocken gemischt. Anderes isoliertes Protein war in dem Proteinmaterial nicht enthalten. Die Proteinkomponente und 2 Teile Dikaliumhydrogenphosphat wurden mit 9,5 kg Wasser von 50⁰C vermischt. Sodann wurden 36 Teile Fett mit 0,9 Teilen eines Gemisches aus Mono- und Diglyceriden (das etwa 52% Alpha-Monoglyceride enthielt) zusammengeschmolzen. Das Fett und die Proteindispersion wurden gemischt, und in die Mischung wurden 57 Teile Feststoffe aus Meissirup entsprechend einem Dextrose-Äquivalent von 24 bis zur Lösung zugemischt. Der Ansatz wurde 15 Minuten bei 71°C pasteurisiert und dann auf einen Feuchtigkeitsgehalt von 2,5% sprühgetrocknet. In der folgenden Tabelle sind die Versuchsergebnisse wiedergegeben:

Tabelle 1 (ohne Sojaproteinisolat)	Sojaproteinisolat (%)	Sojaproteinisolat (%)	Natriunicaseinal (%)	Gesamtmenge Casein plus Soja proteinisolat (%)	Verhältnis Sojaproteinisolat/ Caseinat	Gcrinselbildung
Versuch Nr.	1 0 2 0 Tabelle II (ohne Caseinat)	2 4	0,9 2	0,9 2	0/100 0/100	stark schwach
Versuch Nr.		Nalriumcaseinat (%)	Gesamtmenge Casein plus Soja proteinisolat (%)	Verhältnis Sojaproleinisolat/ Caseinat	Gennselbildung
1 2	0 0 0	2 4 6	100/0 100/0 100/0	stiirk stark stark

Tabelle III

(X bedeutet keine funktionelle Wirkung und starke
Gerinselbildung, 1 bedeutet annehmbare Gerinselbildung. 0 keine Gerinselbildung)

Gesamtmenge	Sojaproteinisolat	1	: Caseinat-Verhältnis	70/30 80/20
Sojaprotein-		0		\s V
isolal und		0		1 V
Caseinat ("A)		0	60/4(	1 V
2		0	X	1
3	<50/50 50/50	0	1	0
4	1	0	0	0
5	0	0	0	0
6	0	0	0	0
7	0	0	0
8	0	0
9	0	0
10	0	0
0
0

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Wie aus vorstehenden Tabellen ersichtlich, hat eine Menge von 0,9% Caseinat allein keine funktionelle Wirkung (Tabelle I). Auch Sojaprotein allein hat keine funktionelle Wirkung; vielmehr wurde beobachtet, daß die Gerinselbildung mit steigender Menge Sojaprotein zunahm. In Tabelle 3 kann die Caseinmenge durch Multiplizieren der betreffenden Verhältniszahl mit dem prozentualen Gesamtgehalt an Sojaproteinisolat und Caseinat berechnet werden. Dann wird deutlich, daß ein Caseinat-Gehalt von unter 0,9% zu einer starken Gerinselbildung und Ausbleiben der funktionellen Wirkung führte, während bei einem Verhältnis von 50:50 und weniger bei einem Gesamtgehalt an Sojaproteinisolat und Caseinat von 3 bis 10% keine Gerinselbildung auftrat. Ein Casein-Mindestgehalt von 1,5 bis 2,5% ergibt ausgezeichnete Ergebnisse, sofern das Sojaproteinisolat/Caseinatverhältnis kleiner als 60 :40 ist.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Kaffeeweiße, bestehend im wesentlichen aus Zucker, Fett, Salz, einem Emulgator und 2 bis 10% Proteinkomponente aus Sojaproteinisolat und Kaseinat mit mindestens 0,3 Gew.-% Kasein, bezogen auf das Trockengewicht der Kaffeeweiße, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis des Sojaproteinisolats zum Kaseinat 40:60 bis 60 :40 und bei 6 und mehr Prozent Proteinkomponente 60 :40 bis 70 :30 beträgt.

2. Kaffeeweiße nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis des Sojaproteinisolats zum Kaseinat 50:50 beträgt. .

3. Kaffeeweiße nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kaseinmenge mindestens 1,5% beträgt