DE4404524C2 - Sahne mit deutlich verringertem Cholesterolgehalt und Verfahren zu deren Herstellung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft Sahne mit einem deutlich verringerten Cholesterolgehalt sowie Verfahren zu deren Herstellung.

Die sich zunehmend nach oben verschiebende Altersgrenze der Bevölkerung erfordert auch eine Berücksichtigung bei den Ernährungsgewohnheiten und der Zusammensetzung der Lebensmittel. Aus medizinischer Sicht wäre eine cholesterinreduzierte Nahrung zu empfehlen. Im Gegensatz zu den pflanzlichen Fetten ist in Kuhmilch sowie den daraus hergestellten Produkten wie Schlagsahne, Sahne, Butter oder Käse der Cholesterolgehalt, der mit steigendem Fettgehalt prozentual zunimmt, ein ernährungsphysiologischer Nachteil, der insbesondere für herzinfarktgefährdete Verbraucher eine Gefahr darstellt.

Ursache für einen Herzinfarkt ist in der Regel eine Arteriosklerose, wobei man unter dieser Krankheit die sklerotische Veränderung der Innenwand der arteriellen Gefäße versteht. Im Rahmen dieser Krankheit werden harte Ablagerungen an der Innenwand der Arterien gebildet, die zur Verhärtung und Verengung der Gefäße führen. An solchen Stellen besteht die Gefahr, daß sich Blutgerinnsel bilden, welche die Arterien verstopfen und damit Gewebe zum Absterben bringen können. Aus diesem Grunde werden von den Medizinern cholesterolreduzierte fettarme Produkte empfohlen. Die Cholesterolaufnahme sollte auf Dauer 200 mg/Tag nicht übersteigen. Täglich werden bei fettreicher Kost jedoch bis zu 1400 mg Cholesterol aufgenommen; bei fettarmer Kost sind es jedoch nur 40-100 mg/Tag.

Der Cholesterolgehalt fetthaltiger Nahrungsmittel ist jedoch sehr unterschiedlich. Bezogen auf jeweils 100 g des Nahrungsmittels enthält Butter beispielsweise durchschnittlich 244 mg Cholesterol, Schweineleber 340 mg, Aal 140 mg, 30%-ige Sahne 109 mg, Vollmilchpulver 97 mg, fettes Rindfleisch 90 mg, Schellfisch 64 mg, Vollmilch 12 mg und Margarine (Pflanzenfett) 10 mg.

Der Cholesterolgehalt aus Sahne trägt daher auch über die aus Sahne hergestellten oder mit Sahnezusatz verarbeiteten Produkte beträchtlich zur täglichen Cholesterolaufnahme bei.

Es besteht daher noch ein Bedarf nach Aufbereitungsverfahren für Sahne und daraus hergestellte Produkte wie Schlagsahne, Butter, Käse oder Joghurt, zur Senkung des Cholesterolgehaltes, ohne daß die Zusammensetzung der übrigen Bestandteile der Sahne wie Aromastoffe, Farbstoffe, fettlösliche Vitamine und Lecithine verändert und die Genußeigenschaften und die Schlagfähigkeit der Sahne beeinträchtigt werden.

In der EP-OS 0 416 561 wird bereits ein Verfahren zur Verringerung des Cholesterolgehaltes in Nahrungsmitteln beschrieben, wobei das Cholesterol mittels hochverdichteten Kohlendioxid aus den Lebensmittel extrahiert und dann aus dem damit beladenen Kohlendioxidstrom durch Adsorptionsmittel entfernt wird. Bei diesem Verfahren wird jedoch ein nicht verzehrfähiges Milchprodukt erhalten, weil auch die Farbstoffe, Vitamine und Aromastoffe entfernt werden. Bei Bearbeitung von Schlagsahne erhält man beispielsweise eine pappig schmeckende, blasse untypische Schlagsahne, die zudem nicht schlagfähig ist. Solche Produkte sind, wie Anwendungsversuche ergeben haben, nicht marktfähig. Es sind auch bereits Verfahren zur Isolierung von Lactonen, einem wichtigen Aromabestandteil der Milch, bekannt, so z. B. aus der EP-OS 03 21 055. Bei diesen Verfahren werden die Lactone mittels Einwirkung von überkritischen Kohlendioxid aus Flüssigkeiten, die diese Aromastoffe enthalten, isoliert, um dann zur Geschmacksverbesserung von Margarine benutzt zu werden. Diese Verfahren stehen jedoch in keinem Zusammenhang mit der Herstellung von cholesterolreduzierten Milchprodukten.

Aus der DD 2 96 198 ist ein Verfahren zur Herstellung von Molkereiprodukten mit vermindertem Gehalt an Sterolen bekannt, bei dem im Ausgangsprodukt Cyclodextrine zugesetzt werden, die mit Fettsäuren, insbesondere aber mit den Sterolen wasserunlösliche und wasserlösliche Komplexe bilden, wobei die wasserunlöslichen Komplexe dann durch Zentrifugation abgetrennt und der unlösliche Bodensatz verworfen wird. Da Cyclodextrine mit liphophilen Substanzen verschiedene Art Komplexe bilden, verändern sich Menge und Anteile der vorher im Ausgangsprodukt vorhandenen Lipiden bei dieser relativ unspezifischen Behandlung. Aus der DE-OS 39 29 555 ist weiterhin ein Verfahren zur Reduzierung von Cholesterol aus auch zum Teil flüssigen Lebensmitteln bekannt, bei dem eine Extraktion mittels CO₂ durchgeführt wird. Das Cholesterol wird aus dem extrahierten Fett mit Hilfe eines Absorptionsmittels entfernt und daß vom Cholesterol befreite Fett in das Lebensmittel zurückgeführt. Der Niederschlag aus dem CO₂ Strom an der Festphase wird nicht weiter verarbeitet. Bei diesem Verfahren treten beträchtliche Verluste an Lipiden in der Größenordnung von etwa 10% auf, so daß eine erhebliche Änderung der ursprünglichen Zusammensetzung des behandelten Lebensmittels und damit der organoleptischen Eigenschaften nicht vermieden werden kann.

Erfindungsgemäß wird jetzt eine Sahne und Verfahren zu deren Herstellung entsprechend den Ansprüchen 1 und 2 vorgeschlagen, die dadurch gekennzeichnet sind, daß das Produkt unter Beibehaltung seiner ursprünglichen sonstigen Zusammensetzung insbesondere hinsichtlich Aromastoffen, Vitaminen und Licithinen einen deutlich verringerten Cholesterolgehalt aufweist.

Überraschenderweise wurde jetzt festgestellt, daß es möglich ist, den Cholesterolgehalt der Sahne sehr stark zu reduzieren und eine cholesterolarme oder praktisch cholesterolfreie Sahne herzustellen, ohne daß deren organoleptische oder Verarbeitungseigenschaften beeinträchtigt werden.

Als Ausgangsmaterial wird beispielsweise 33%-ige Schlagsahne eingesetzt. Schlagsahne ist normalerweise leicht angesäuert, um durch leicht angequollenes Kasein das Wasserabsetzen in der geschlagenen Sahne zu verhindern. Es ist wichtig, daß bei dem erfindungsgemäßen Verfahren nicht angesäuerte Schlagsahne verwendet wird, da sonst das Kasein durch die verschiedenen Extraktions- und Verarbeitungsschritte geschädigt wird. Durch das Ausgangsmaterial, also Sahne oder 33%-ige Schlagsahne, wird überkritisches CO₂ -Gas hindurchgeleitet, wobei von diesem die Fettphase einschließlich des Cholesterols, die fettlöslichen Aromen und Vitamine und die Lecithine sowie geringe Mengen Feuchtigkeit aufgenommen wird. Zurück bleiben die fast fettfreien und wasserlöslichen bzw. wasserdispergierbaren hydrophilen Bestandteile der Sahne. Der Druck im Extraktionsbehälter sollte bei etwa 200-400, vorzugsweise 250-350 bar liegen, wobei mit Temperaturen von 30-50°C, vorzugsweise 40-45°C gearbeitet wird. Das Cholesterol mit den Fettnebenbestandteilen wie Aromen, fettlöslichen Vitaminen und den Lecithinen sowie einem geringen Anteil des Wassers wird bei 200-300, vorzugsweise 250 bar und 30-50, vorzugsweise 40°C an Kieselgel abgeschieden. Anstelle von Kieselgel kann auch Kieselgur als Sorbens eingesetzt werden. Als Kieselgel können Silicatgele oder Kieselsäuregele eingesetzt werden.

Aus dem beladenen CO₂ wird im nächsten Schritt durch Senkung von Druck und Temperatur die Fettphase abgeschieden, die nun mit der wäßrigen Phase aus dem Extraktionsschritt vereinigt wird.

Die an der Kieselgelschicht adsorbierten Schlagsahnebestandteile werden bei 40-70, vorzugsweise 50°C und 300-500, vorzugsweise 400 bar mit CO₂ ausgewaschen, wobei gleichzeitig die Kieselgelschicht regeneriert wird. Die Kieselgelschicht ist also wiederverwendbar, wodurch das Verfahren kommerziell rentabel wird, da die Kosten des Kieselgels relativ hoch liegen und ansonsten einer industriellen Anwendung des Verfahrens entgegenstehen würden. Als nächstes wird das Cholesterol von den übrigen Begleitstoffen wie Restfett und den Aromastoffen, fettlöslichen Vitaminen, Farbstoffen und den wichtigen Lecithinfraktionen abgetrennt, wobei in dieser Masse die Lecithine den Hauptbestandteil bilden. Die etwa 70°C heiße Masse wird auf 10°C über eine Zeitspanne von 6 Std. abgekühlt, wobei das Cholesterol auskristallisiert. Auch das Fett und zum geringeren Teil Anteile der Lecithinfraktion kristallisieren dabei aus. Diese Emulsion wird auf 50°C erwärmt, also auf eine Temperatur, die unter dem Schmelzpunkt des Cholesterols liegt, so daß anschließend in einer Feststoffzentrifuge das kristallisierte Cholesterol abgetrennt werden kann. Die so gewonnene Emulsion aus Lecithinen, Milchfett, Farb- und Aromastoffen, fettlöslichen Vitaminen und Wasser wird dann der Mischung aus den Fettbestandteilen und der hydrophilen Phase zugeführt. Diese Mischung wird zweimal bei 60 bar und 30 bar und je 75°C homogenisiert, wodurch eine nunmehr schlagfähige Sahne erzielt wird. Entscheidend ist, daß die emulgierenden Milchfettlecithine zurückgewonnen werden, da diese einen wesentlichen Bestandteil der Hüllstoffsubstanzen der Milchfettkügelchen gegenüber der wäßrigen Phase darstellen.

Nach dem Homogenisieren wird wie üblich die bakterielle Reifung und danach die Kühlung der Sahne durchgeführt, um, wie bekannt, die optimale Schlagfähigkeit zu erzielen. Dabei kann die Schlagsahne angesäuert oder anstelle der Ansäuerung auch mit Quellmitteln wie beispielsweise Traganth und/oder Carraghenate versetzt werden.

Falls erwünscht, können zur Steigerung der Fraktionsselektivität dem Kohlendioxid bei der Extraktion hydrophile Lösungsmittel, und zwar vorzugsweise 1,2-Propylenglycol oder andere Alkohole in Mengen von etwa 2% zugegeben werden.

In einer bevorzugten Ausführungsform kann auch die Sahne oder Schlagsahne durch Zentrifugieren auf etwa 80% Fettanteil aufkonzentriert werden, bevor diese Mischung der Extraktion mit überkritischem CO₂ unterworfen wird. Die bei der Aufkonzentrierung gewonnene hydrophile Fraktion wird vor dem Homogenisieren der rekombinierten Sahne der Mischung aus lipophiler und hydrophiler Phase wieder zugesetzt.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird so durchgeführt, daß das entstehende Endprodukt praktisch cholesterolfrei ist oder zumindest sehr stark im Cholesterolgehalt reduziert wird, der durch entsprechende Verfahrensführung je nach Wunsch eingestellt werden kann. In Hinblick auf den gewünschten Verzehr möglichst geringer Cholesterolmengen als externer Cholesterolzufuhr, ist eine Reduzierung auf etwa ein Drittel des ursprünglichen Cholesterolgehaltes in der Regel notwendig bzw. wünschenswert, falls nicht der gesamte Cholesterolgehalt entfernt werden soll.

Die so hergestellte Sahne oder Schlagsahne kann als solche weiterverwendet werden, aber sie kann vorzugsweise auch zur Herstellung von Butter sowie deren Mager- bzw. Halbfettstufen und zur Einstellung des Fettgehaltes von Quark, Joghurt, Käse u. a. Milcherzeugnissen eingesetzt werden, um cholesterolreduzierte Produkte zu erzeugen. Auf diese Weise läßt sich ein Großteil der Belastung mit extern zugeführten Cholesterol in der Ernährung vermeiden.

Die Erfindung wird im folgenden anhand des beigefügten Fließschemas näher erläutert:
Aus dem Behälter 1 wird CO₂ im überkritischen Zustand, ggf. unter Zusatz von hydrophilen Schleppmitteln, in den Behälter 2, indem sich die Schlagsahne befindet, eingeleitet. Dabei trennen sich Fett- und wäßrige Phase, so daß das überkritische CO₂ mit der Fettphase in den Reaktor 3 mit dem Adsorptionsmittel Kieselgel bei den Bedingungen von etwa 40-45°C und 250-350 bar überführt werden kann, während die wäßrige Phase in den Behälter VII überführt wird. Nach der Adsorption der Fettnebenbestandteile wie Cholesterol, Farb- und Aromastoffen sowie geringen Anteilen Milchfett und Wasser am Sorbens wird die praktisch cholesterolfreie Fettphase durch Änderung der Arbeitsbedingungen auf 55 bar und 35°C abgetrennt und in Behälter 4 überführt. Das Sorbens wird durch Erhöhung des Drucks auf 400 bar bei 50°C vom adsorbierten Material befreit, das in den Behälter 5 überführt und dort auf 10°C abgekühlt wird. Nach dem Auskristallisieren des Cholesterols wird die Masse auf 50°C erwärmt und in der Zentrifuge 6 getrennt, aus der das kristallisierte Cholesterol entnommen werden kann. Die Fettnebenstoffe werden dann ebenso wie die wäßrige Phase aus Behälter 7 und die Fettphase aus Behälter 4 in den Mischbehälter 8 überführt und kräftig vermischt. Diese Mischung wird durch zweimaliges Homogenisieren bei 60 und 30 bar, Ansäuern, Reifung usw. in an sich bekannter Weise weiterverarbeitet und ergibt eine schlagfähige deutlich cholesterolreduzierte Sahne.

Claims (6)

1. Sahne, die unter Beibehaltung ihrer ursprünglichen sonstigen Zusam­ mensetzung, insbesondere hinsichtlich Aromastoffen, Vitaminen und Lecithinen, einen deutlich verringerten Cholesterolgehalt aufweist, dadurch herstellbar, daß frische, nicht angesäuerte Sahne mit über­ kritischem CO₂ bei 200 bis 400 bar und Temperaturen zwischen 30 bis 50°C extrahiert, ein Teil der extrahierten lipophilen Sahnebestandteile einschließlich Cholesterol bei 200 bis 300 bar und 30 bis 50°C an Kieselgel oder Kieselgur adsorbiert, dann durch Druck- und Tempera­ turreduktion der Hauptteil der Fettphase abgeschieden und wieder mit der hydrophilen Phase vermischt wird, daß die am Kieselgel absorbier­ ten lipophilen Bestandteile bei 300 bis 500 bar und 40 bis 70°C desorbiert werden, daß diese Mischung innerhalb jetzt von 4 bis 10 Stunden auf 10°C abgekühlt, dann auf 50°C erwärmt und abzentrifu­ giert und daß die so erhaltene Masse mit der Mischung aus hydrophilen und lipophilen Bestandteilen vereinigt und in an sich bekannter Weise homogenisiert und weiterverarbeitet wird.

2. Verfahren zur Herstellung von Sahne mit verringertem Cholesterolge­ halt, wobei frische, nicht angesäuerte Sahne mit CO₂ bei 200 bis 400 bar und Temperaturen zwischen 30 und 50°C extrahiert, ein Teil der extrahierten lipophilen Sahnebestandteile einschließlich Cholesterol bei 200 bis 300 bar und 30 bis 50°C an ein Adsorbtionsmittel adsor­ biert, dann durch Druck- und Temperaturreduktion der Hauptteil der Fettphase abgeschieden und wieder mit der hydrophilen Phase ver­ mischt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Adsorbtionsmittel Kieselgel oder Kieselgur ist, daß die am Kieselgel adsorbierten lipophi­ len Bestandteile bei 300 bis 500 bar und 40 bis 70°C desorbiert werden, daß diese Mischung innerhalb von 4 bis 10 Stunden auf 10°C abgekühlt, dann auf 50°C erwärmt und das Cholesterol abzentrifugiert wird und daß die so erhaltene Masse mit der Mischung aus hydrophilen und lipophilen Bestandteilen vereinigt und in an sich bekannter Weise homogenisiert und weiterverarbeitet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Extrak­ tion der Sahne bei 250 bis 350 bar und 40 bis 45°C, die Adsorbtion der lipophilen Sahnebestandteil einschließlich Cholesterol an Kiesel­ gel oder Kieselgur bei 250 bar und 40°C und die Desorbtion bei 400 bar und 50°C erfolgen.

4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Abkühlung der vom Kieselgel desorbierten Mischung von der Aus­ gangstemperatur auf etwa 10°C während einer Zeitspanne von 6 Stunden erfolgt.

5. Verfahren nach Anspruch 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die rekombinierte Sahne angesäuert oder mit Quellmitteln versetzt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Sahne vor der Behandlung aufkonzentriert und die dabei gewonnene hydrophile Faser vor dem Homogenisieren wieder zugesetzt wird.