WO2021219241A1 - Verfahren zum herstellen von milchprodukten aus buttermilch und mit solchen verfahren hergestellte milchprodukte - Google Patents

Verfahren zum herstellen von milchprodukten aus buttermilch und mit solchen verfahren hergestellte milchprodukte Download PDF

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milk
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    • A23C2210/252—Separating a milk product in at least two fractions followed by treatment of at least one of the fractions and remixing at least part of the two fractions

Definitions

  • the invention relates to methods of making dairy products.
  • milk is used to make yogurt, cheese, cream and butter.
  • the manufacturing processes and product properties can be optimized by suitable pretreatment of the milk.
  • the fraction with large fat balls can be used for the production of butter, for example.
  • Fractions with a small fat globule size can be used to produce whippable cream with a low fat content.
  • milk products produced using known processes still have unsatisfactory product properties in some cases.
  • the object of the invention is to provide a further development of the known methods for producing milk products, with which the desired product properties can be achieved with comparatively little effort.
  • this object is achieved by a further development of the known method, which is essentially characterized in that buttermilk from ultrafiltration with a separation limit (NMWC: Nominal Molecular Weight Cut Off) in the range between 1,000 and 20,000 Da, in particular between 5,000 and 15,000 Da, particularly preferably at about 10,000 Da.
  • NMWC Nominal Molecular Weight Cut Off
  • cream made from milk is whipped. This destroys the fat globules of the milk fat and converts the fat-in-water emulsion of the milk into a water-in-fat emulsion, namely butter. A large proportion of the milk comes out as buttermilk, while the butter is kneaded into a homogeneous, pliable mass, then shaped and packaged.
  • buttermilk within the meaning of
  • the invention is based on the finding that fat in buttermilk has special properties, since it consists mainly of fat globular membrane material and very small fat globules with a diameter of 2 ⁇ m or less.
  • the fat phase obtained by ultrafiltration of buttermilk (including fat globular membrane material and fat globules) interrupts the yoghurt network formed by casein in a special way and thus ensures that the network does not become too dense. This creates a smooth, creamy texture with a comparatively low fat content.
  • the enrichment of buttermilk proteins and fats creates a smooth structure with a reduced fat content and thus reduced energy density compared to normal fat products.
  • different types of separating membranes can be used in the ultrafiltration.
  • ceramic membranes usually with zirconium oxide as an active separating layer
  • spiral wound modules and / or hollow fiber membranes can also be used.
  • Even movable membranes can be used within the scope of the invention.
  • the retention capacity of the ultrafiltration membrane is preferably 10,000 kg / kmol or more.
  • the natural pH value of buttermilk which comes from a buttering process in which the buttering cream is not acidified before buttering ("sweet" buttermilk), is between 6.4 and 6.7.
  • the “sweet” buttermilk is intended to be set to a value between 5.7 and 6.3, in particular between 5.8 and 6.2, before the ultrafiltration.
  • This acidification can be done by adding acid, such as lactic acid or citric acid, or by adding carbon dioxide (C0 2 ).
  • acidifying the buttermilk before ultrafiltration the sensory properties of the end product can be positively influenced. In particular, the sensory predicate “bitter” is reduced.
  • the ultrafiltration it is possible to carry out the ultrafiltration with the acidified product.
  • This can be neutralized, for example, by adding sodium hydroxide solution (NaOH) or Potash lye (KOH) or another basic substance approved for food can be achieved.
  • the functional substances of the buttermilk ultrafiltration retentate can be further enriched by diafiltration.
  • the fat content of the retentate of the ultrafiltration and / or diafiltration can be particularly preferably set to 3% by weight or less, in particular 2.5% by weight or less, preferably 2% by weight or less, within the scope of the method according to the invention 1 wt% or less can be set.
  • the protein content of the retentate of the ultrafiltration and / or diafiltration is 4% by weight or more, preferably 7.5% by weight or more, in particular, 8.5% by weight or more is set.
  • At least one additive in particular at least one milk product such as skimmed milk, skimmed milk concentrate and / or cream, can be added to the buttermilk before the ultrafiltration and / or diafiltration.
  • the retentate of the filtration can be standardized to a certain extent. This is especially important because the buttermilk from the butter factory does not always have the exact same protein to fat ratio. It is also possible in this way to adjust the ratio of protein to fat in the retentate.
  • mixing buttermilk with skimmed milk in a ratio of about 1: 1 can result in a retentate from ultrafiltration and / or diafiltration, which, like the retentate from a filtration produced without the addition of other dairy products, still contains around 9% protein can, but only a fat content of 0.9%. So end products can be made with 1% fat or less.
  • the retentate of the ultrafiltration and / or diafiltration can be used to obtain an intermediate product with at least one other ingredient, such as sugar, can be mixed.
  • the texture of the products is usually influenced, among other things, by heating the yoghurt milk before fermentation.
  • the usual heating temperatures in known processes for producing yoghurt are in the range between 90 ° C. and 110 ° C. (for a few minutes (1 minute to 10 minutes).
  • the creaminess of the with the process according to the invention obtained products can be optimized to obtain a better mouthfeel if the retentate, the intermediate product and / or the intermediate product for a duration of preferably 1 minute or less, in particular 30 seconds or less, to a temperature of 120 ° C or more, in particular 125 ° C or more, particularly preferably 130 ° C or more, but preferably 150 ° C or less, especially 145 ° C or less.
  • the intermediate product obtained in this way can also be fermented within the scope of the process according to the invention, the temperature of the intermediate product during the fermentation expediently being set to a value in the range between 30 ° C and 45 ° C, in particular between about 35 ° C and about 42 ° C. It has proven to be advantageous in the context of the invention if the fermentation is stopped by cooling. It has been shown that the fermented preliminary product can be smoothed by a shearing process. As a result, the visually rather coarse and rough structure of the fermented pre-product is transformed into a shiny and smooth structure.
  • the special structure of the yoghurt network obtained when carrying out the method according to the invention enables strong shear effects to be exerted on the fermented preliminary product without it becoming thin or whey as a result.
  • the shear of the fermented preliminary products is expediently described by the shear rate. In rheology, this describes a measure of the mechanical load on a fluid, for example in a shear field.
  • the shear rate is the quotient of the shear stress or shear stress and the dynamically measured viscosity of the fluid.
  • the shear rate describes the shear through the machine, the gap or the filter, regardless of the viscosity.
  • a gentle smoothing process under the action of low shear speeds is used.
  • a filter system or a smooth pipe sieve or a dynamic mixer with low speed can be used.
  • the shear rates are ideally in the range from about IOOM / S up to 500 l / s.
  • the yoghurt networks obtained during the execution of the method according to the invention enable shear speeds in the range of 100 * i / s or more, in particular 2000 * i / s or more. This further improves the texture of the product obtained by the process according to the invention.
  • the shear rate can be 200,000 * i / s or less, in particular 100,000 * i / s or less.
  • the shearing can be effected with the aid of an inline homogenizing machine based on the rotor / stator principle or with the aid of a high-pressure homogenizing machine.
  • a method according to the invention is particularly suitable for the production of spoonable fermented (acidified) milk products with a high protein content and a comparatively low fat content (maximum 2%).
  • These are yoghurt-like products with a high protein content (e.g.> 4% protein, preferably 8% protein).
  • the protein content of the yoghurt can be 9% by weight, the fat content being reduced to 1.8% by weight without affecting the texture or creaminess.
  • the texture of yoghurt products obtained with the method according to the invention corresponds to the texture of conventional yoghurt products with a fat content in the range between 3.5 and 10% by weight.
  • the retentate of an ultrafiltration of buttermilk with a protein content of 9% by weight and a fat content of 1.8% by weight is mixed with other ingredients such as sugar.
  • the mixture is homogenized, heated and cooled. The heating can take place at a temperature of 90 ° C for a few minutes and / or a temperature of 125 ° C for a few seconds.
  • the homogenization can also be dispensed with in view of the special texture of the retentate. If homogenization is carried out, this can be done with the aid of a high-pressure homogenizer.
  • the intermediate product After the intermediate product has been obtained by homogenizing (optional), heating and cooling the intermediate product obtained by mixing the retentate with sugar, the intermediate product is fermented with lactic acid bacteria. The fermentation takes place at a temperature in the range between 35 ° C and 42 ° C. It is stopped by cooling down. Then the fermen-based pre-product is subjected to a shearing process in order to smooth it.
  • the fermented preliminary product can be mixed with other ingredients such as fruits, flavors, cereals and the like to obtain an end product.
  • the fermented preliminary product can also be mixed with other milk products.
  • creamy protein drinks can be obtained, which can possibly also be acidic.
  • the production of creamy products by mixing milk products obtained by the process according to the invention with cream products is also contemplated. Finally, it is also possible to modify cream cheese products using milk products obtained with the method according to the invention.
  • the retentate from ultrafiltration and / or diafiltration can be used as a base material (main component) or as a recipe component in the manufacture of dairy products. Use can be made of the special nutritional properties of the retentate, which is present as a fat-ball membrane concentrate.
  • the fat globule membrane material (including phospholipids) can also be further enriched, for example in the context of the production of baby food.
  • the retentate of the ultrafiltration and / or diafiltration of buttermilk taking place in the context of the invention can be further processed into drinkable and / or spoonable and / or solid products. It can also be dried at the same time.
  • Dairy products to which the fat fraction obtained in the context of the invention by ultrafiltration and / or diafiltration of buttermilk with special properties was added as an additive are creamy and smooth in taste, consistency, appearance and mouthfeel with a comparatively low fat content.
  • the invention also relates to the use of a retentate obtained with such a method for the production of baby food, yoghurt, yoghurt products, cream cheese, soft cheese, semi-hard cheese, processed cheese, hard cheese, dessert, quark, skyr, cheese se, milk bars and milk beverages.
  • a milk product produced using the method according to the invention is distinguished by a particularly high proportion of fat globule membrane material and very small fat globules with a diameter of 2 ⁇ m or less.
  • the proportion of the retentate obtained with the aid of the method according to the invention in milk products according to the invention is between 1% by weight and 100% by weight.
  • the proportion of the retentate is preferably between 10 and 50% by weight. Similar proportions of the retentate obtained using the inventive method can other low-fat products such. B. Quark with a reduced fat content can be added in order to achieve the desired product properties (creaminess, consistency, appearance, etc.).
  • Dairy products with a very high proportion of buttermilk retentate can also be produced if the retentate is not only added but is used as the predominant ingredient in the formulation (between 50 and 100% by weight). This creates particularly creamy, cream cheese or dessert-like milk products with or without fermentation with z.
  • the retentate of the ultrafiltration and / or diafiltration in particular can advantageously be further processed within the scope of the invention.
  • the permeate from the filtration can also be used, for example for lactose recovery.
  • the permeate can also be wholly or partially added back to the retentate after further process steps, such as after removal of the lactose.
  • molecules are enriched in the retentate chert that are larger than a few nanometers. In contrast, smaller molecules such as water, minerals, lactose and others are permeated.
  • FIG. 1 shows a flow chart for a method according to a first embodiment of the invention
  • FIG. 2 shows a flow chart for a method according to a second embodiment of the invention.
  • the cream is further processed into butter in step Si in the course of the butter-making process, with buttermilk being produced as a by-product.
  • step S2 the buttermilk is subjected to an ultrafiltration with a separation limit (NMWC) of 10,000 Da, for example.
  • NMWC separation limit
  • the resulting buttermilk permeate contains, among other things, water, lactose and minerals.
  • the buttermilk retentate resulting from ultrafiltration contains, among other things, proteins, milk fat balls and fat ball membrane material in concentrated form.
  • This concentrate can be further concentrated in a step S3, for example by reverse osmosis, evaporation, drying and / or diafiltration. That Yoghurt, for example, can then be added to concentrate in order to obtain a yoghurt product with a smooth and creamy texture with a comparatively low fat content. It can also be used to improve the structure of other dairy products, such as spoonable and drinkable dairy products, cream cheese, soft cheese, semi-hard cheese, hard cheese and solid products such as milk bars. In view of the special nutritional properties of the concentrated retentate, it can also be used for the production of baby food.
  • the method shown in FIG. 2 differs from the method explained with reference to FIG. 1 by the following supplementary method steps:
  • the buttermilk is standardized in terms of protein and / or fat content in a process step Sia by adding skimmed milk, skimmed milk concentrate, cream or the like.

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Abstract

Verfahren zum Herstellen von Milchprodukten, wobei Buttermilch einer Ultrafiltration mit einer Trenngrenze im Bereich zwischen 1.000 und 20.000 Da, insbesondere zwischen 5.000 und 15.000 Da, besonders bevorzugt bei etwa 10.000 Da, unterzogen wird.

Description

VERFAHREN ZUM HERSTELLEN VON MILCHPRODUKTEN AUS BUTTERMILCH UND MIT SOLCHEN VERFAHREN HERGESTELLTE
MILCHPRODUKTE
Die Erfindung betrifft Verfahren zum Herstellen von Milchprodukten.
Die Verarbeitung von Milch zu Milchprodukten ist seit Jahrtausenden bekannt und Gegenstand von Weiterentwicklungen. Aus Milch wird beispielsweise Joghurt, Käse, Sahne und Butter hergestellt. Dabei können die Herstellungsprozesse und Produkteigenschaften durch geeignete Vorbehandlung der Milch optimiert werden. Beispielhaft wird Bezug genommen auf die DE 1020090009932, in der Verfahren zum Herstellen von Milchprodukten beschrieben werden, in deren Verlauf Betriebsparameter einer Zentrifugenanordnung so eingestellt werden, dass Fraktionen unterschiedlicher Fettkugelgrößenverteilung voneinander getrennt werden. Die Fraktion mit großen Fettkugeln kann beispielsweise zur Herstellung von Butter eingesetzt werden. Fraktionen mit geringer Fettkugelgröße können zur Herstellung von schlagfähiger Sahne mit geringem Fettanteil eingesetzt werden.
Allerdings weisen auch mit bekannten Verfahren hergestellte Milchprodukte in einigen Fällen noch unbefriedigende Produkteigenschaften auf. Beispielsweise ist es mit den bekannten Verfahren problematisch, Joghurt mit einer gewünschten glatten und cremigen Textur und einem geringen Fettgehalt herzustellen.
Angesichts dieser Probleme im Stand der Technik hegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Weiterbildung der bekannten Verfahren zum Herstellen von Milchprodukten bereitzustellen, mit der gewünschte Produkteigenschaften mit vergleichsweise geringem Aufwand erreicht werden können. Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Weiterbildung der bekannten Verfahren gelöst, die im Wesentlichen dadurch gekennzeichnet ist, dass Buttermilch einer Ultrafiltration mit einer Trenngrenze (NMWC: Nominal Molecular Weight Cut Off) im Bereich zwischen 1.000 und 20.000 Da, insbesondere zwischen 5.000 und 15.000 Da, insbesondere bevorzugt be etwa 10.000 Da, unterzogen wird.
Bei der Butterherstellung wird aus Milch gewonnener Rahm geschlagen. Dadurch werden die Fettkügelchen des Milchfetts zerstört und die Fett-in-Wasser-Emulsion der Milch in eine Wasser-in-Fett-Emulsion, nämlich die Butter, umgewandelt. Ein großer Anteil der Milch tritt dabei als Buttermilch aus, während die Butter zu einer homogenen, geschmeidigen Masse geknetet, anschließend geformt und abgepackt wird.
Im Rahmen dieser Anmeldung wird Buttermilch im Sinne der
Milcherzeugnisverordnung vom 15. Juli 1970 , geändert durch Art. 21 der Verordnung vom 5. Juli 2017 (BGBl. I, S. 2272) verwendet. Es hat sich gezeigt, dass das bei der Ultrafiltration von Buttermilch entstehende Retentat damit hergestellten Milchprodukten besondere Eigenschaften verleiht. Unter Verwendung dieses Retentats hergestellter Joghurt weist überraschenderweise bei geringem Fettgehalt eine glatte und cremige Textur auf. Er ist bei gleichem Proteingehalt insgesamt eher weicher als bei der Verwendung von Milch/Magermilch als alleinigem Rohstoff zur Herstellung des Joghurts oder der Joghurterzeugnisse.
Die Erfindung geht auf die Erkenntnis zurück, dass Fett in Buttermilch besondere Eigenschaften aufweist, da es hauptsächlich aus Fettkugelmembranmaterial und sehr kleinen Fettkügelchen mit einem Durchmesser von 2 pm oder weniger besteht. Die durch Ultrafiltration von Buttermilch gewonnene Fettphase (inklusive Fettkugelmembranmaterial und Fettkügelchen) unterbricht in besonderer Weise das durch Kasein gebildete Joghurtnetzwerk und sorgt dadurch dafür, dass das Netzwerk nicht zu dicht wird. Dadurch entsteht eine glatte, cremige Textur bei vergleichsweise geringem Fettgehalt. Anders ausgedrückt, durch die Anreicherung der Buttermilchproteine und -fette entsteht eine glatte Struktur mit im Vergleich zu normalfetten Produkten reduziertem Fettgehalt und damit reduzierter Energiedichte. Im Rahmen der Erfindung können bei der Ultrafiltration verschiedenartige trennende Membranen zum Einsatz kommen. Dabei ist beispielsweise an den Einsatz von sogenannten „keramischen“ Membranen (üblicherweise mit Zirkoniumoxid als aktiver Trennschicht) gedacht. Zusätzlich oder alternativ können aber auch Spiralwickelmodule und/ oder Hohlfasermembranen zum Einsatz kommen. Selbst bewegliche Membranen sind im Rahmen der Erfindung einsetzbar.
Die Spezifikationen der Ultrafiltration sind nur insofern von Bedeutung, dass das Rückhaltevermögen so eingestellt ist, dass Milchproteine (sowohl Molkenproteine als auch Caseine) und die Fettphase im Retentat zurückgehalten werden. Da die mengenmäßig wichtigsten Molkenproteinfraktionen ß-Lactoglobulin und a- Lactalbumin eine relative Molekularmasse von ca. 18.000 kg/kmol bzw. ca. 14.500 kg/kmol haben, beträgt das Rückhaltevermögen der Ultrafiltrationsmembran vorzugsweise 10.000 kg/kmol oder mehr. Die Funktionsfähigkeit der Ultrafiltration im Rahmen der Erfindung kann dadurch überprüft werden, dass nachgewiesen ist, dass (fast) keine Molkenproteine auf der Permeatseite gefunden werden.
Der natürliche pH-Wert von Buttermilch, die aus einem Butterungsprozess stammt, bei dem der Butterungsrahm vor der Butterung nicht gesäuert wird („süße“ Buttermilch) liegt im Bereich zwischen 6,4 bis 6,7. Im Rahmen der Erfindung ist daran gedacht die „süße“ Buttermilch vor der Ultrafiltration auf einen Wert zwischen 5,7 und 6,3, insbesondere zwischen 5,8 und 6,2 einzustellen. Diese Säuerung kann durch Zugabe von Säure, wie zum Beispiel Milchsäure oder Zitronensäure, oder auch durch die Zugabe von Kohlenstoffdioxid (C02) erfolgen. Durch die Säuerung der Buttermilch vor der Ultrafiltration können die sensorischen Eigenschaften des Endprodukts positiv beeinflusst werden. Insbesondere wird das sensorische Prädikat „bitter“ reduziert.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist es möglich, die Ultrafiltration mit dem gesäuerten Produkt durchzuführen. Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist es möglich, den pH-Wert des Buttermilchretentates nach der Ultrafiltration auf den ursprünglichen Wert von 6,4 bis 6,7 zurückzustellen. Dieses Neutralisieren kann zum Beispiel durch Zugabe von Natronlauge (NaOH) oder Kalilauge (KOH) oder einem anderen für Lebensmittel zugelassenen basisch wirkenden Stoff erreicht werden.
Eine weitere Anreicherung der funktionellen Stoffe des Buttermilch- Ultrafiltrationsretentats kann durch Diafiltration erfolgen.
Wie vorstehend bereits erläutert, können mit erfindungsgemäßen Verfahren Milchprodukte mit einer cremigen Textur bei vergleichsweise geringem Fettgehalt hergestellt werden. Zu diesem Zweck kann der Fettgehalt des Retentats der Ultra- und/oder Diafiltration im Rahmen erfindungsgemäßer Verfahren auf 3 Gew.-% oder weniger, insbesondere 2,5 Gew.-% oder weniger, vorzugsweise 2 Gew.-% oder weniger, besonders bevorzugt 1 Gew.-% oder weniger eingestellt werden. Im Hinblick auf den gewünschten Nährstoffgehalt von mit erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Milchprodukten ist es weiter bevorzugt, wenn der Proteingehalt des Retentats der Ult ra- und/oder Diafiltration auf 4 Gew.-% oder mehr, vorzugsweise 7,5 Gew.-% oder mehr, insbesondere 8,5 Gew.-% oder mehr eingestellt wird.
Zum Einstellen des gewünschten Fett- und/oder Proteingehalts des Retentates kann der Buttermilch vor der Ultra- und/oder Diafiltration mindestens ein Zusatzstoff, ins besondere mindestens ein Milchprodukt, wie etwa Magermilch, Magermilchkonzentrat und/oder Rahm zugegeben werden. So kann das Retentat der Filtration gewissermaßen standardisiert werden. Dies ist besonders wichtig, weil die Buttermilch aus der Butterei nicht immer das genau gleiche Verhältnis von Protein zu Fett aufweist. Ferner ist es so möglich, das Verhältnis von Protein zu Fett in dem Retentat einzustellen. So kann zum Beispiel bei einer Vermischung von Buttermilch mit Magermilch im Verhältnis von etwa 1:1 ein Retentat der Ultra- und/oder Diafiltration entstehen, das zwar ebenso wie das Retentat einer ohne Zugabe weiterer Milchprodukte entstehenden Filtration wei terhin ca. 9 % Protein aufweisen kann, aber nur einen Fettgehalt von 0,9 %. So können Endprodukte mit 1 % Fett oder weniger hergestellt werden.
Im Rahmen erfindungsgemäßer Verfahren kann das Retentat der Ultrafiltration und/oder Diafiltration zum Erhalt eines Zwischenprodukts mit mindestens einem wei- teren Inhaltsstoff, wie etwa Zucker, vermischt werden. Dabei ist es im Rahmen der Durchführung erfindungsgemäßer Verfahren auch möglich, das Retentat und/ oder Zwischenprodukt zum Erhalt eines Vorprodukts zu homogenisieren und/oder zu erhit zen und/ oder abzukühlen.
Bei einer herkömmlichen Joghurtproduktion wird die Textur der Produkte üblicher weise unter anderem durch Erhitzen der Joghurtmilch vor der Fermentation beein flusst. Dabei liegen die üblichen Erhitzungstemperaturen bei bekannten Verfahren zum Herstellen von Joghurt im Bereich zwischen 90 °C und 110 °C (für einige Minuten (1 Minute bis 10 Minuten). Im Rahmen der Erfindung wurde überraschend festgestellt, dass die Cremigkeit der mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erhaltenen Produkte zum Erhalt eines besseren Mundgefühls optimiert werden kann, wenn das Retentat, das Zwischenprodukt und/oder das Vorprodukt für eine Dauer von vorzugsweise 1 Mi nute oder weniger, insbesondere 30 Sekunden oder weniger auf eine Temperatur von 120 °C oder mehr, insbesondere 125 °C oder mehr, besonders bevorzugt 130 °C oder mehr aber vorzugsweise 150 °C oder weniger, insbesondere 145 °C oder weniger erhitzt wird.
Das so erhaltene Vorprodukt kann im Rahmen erfindungsgemäßer Verfahren auch fermentiert werden, wobei die Temperatur des Vorprodukts bei der Fermentation zweckmäßigerweise auf einen Wert im Bereich zwischen 30 °C und 45 °C, insbesondere zwischen etwa 35 °C und etwa 42 °C eingestellt wird. Dabei hat es sich im Rahmen der Erfindung als günstig erwiesen, wenn die Fermentation durch Abkühlen gestoppt wird. Es hat sich gezeigt, dass das fermentierte Vorprodukt durch einen Schervorgang geglät tet werden kann. Dadurch wird die optisch eher grobe und raue Struktur des fermen tierten Vorprodukts in eine glänzende und glatte Struktur überführt. Von besonderer Bedeutung ist in diesem Zusammenhang, dass durch die besondere Struktur des bei der Ausführung erfindungsgemäßer Verfahren erhaltenen Joghurtnetzwerks starke Scherwirkungen auf das fermentierte Vorprodukt ausgeübt werden können, ohne dass dieses dadurch dünn oder molkenlässig wird. Die Scherung der fermentierten Vorprodukte wird zweckmäßigerweise durch die Schergeschwindigkeit beschrieben. Diese bezeichnet in der Rheologie ein Maß für die mechanische Belastung eines Fluids, zum Beispiel in einem Scherfeld. Dabei ergibt sich die Schergeschwindigkeit als Quotient von Scherspannung bzw. Schubspannung und der dynamisch gemessenen Viskosität des Fluids. Mit der Schergeschwindigkeit wird unabhängig von der Viskosität die Scherung durch die Maschine, den Spalt oder den Filter beschrieben. Bei herkömmlichen Verfahren zum Glätten von joghurtähnlichen Texturen wird ein schonendes Glättungsverfahren unter Einwirkung geringer Scherge schwindigkeiten verwendet. Dazu kann zum Beispiel ein Filtersystem oder ein Glatt rohrsieb oder ein dynamischer Mischer mit niedriger Drehzahl eingesetzt werden. Bei den bekannten Verfahren bewegen sich die Schergeschwindigkeiten idealerweise im Bereich von etwa IOOM/S bis zu 500 l/s.
Im Rahmen dieser Erfindung hat es sich gezeigt, dass die bei der Ausführung erfin dungsgemäßer Verfahren erhaltenen Joghurtnetzwerke Schergeschwindigkeiten im Bereich von iooo*i/s oder mehr, insbesondere 2000*i/s oder mehr ermöglichen. Dadurch wird die Textur des mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erhaltenen Pro dukts weiter verbessert. Bei Ausführung erfindungsgemäßer Verfahren kann die Scher geschwindigkeit 200.000 * i/s oder weniger insbesondere ioo.ooo*i/s oder weniger betragen. Die Scherung kann im Rahmen der Erfindung mit Hilfe einer Inline- Homogenisiermaschine nach dem Rotor-/Statorprinzip oder auch mit Hilfe einer Hochdruck-Homogenisiermaschine bewirkt werden.
Wie der vorstehenden Erläuterung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung be reits zu entnehmen ist, eignet sich ein erfindungsgemäßes Verfahren besonders gut zur Herstellung löffelbarer fermentierter (gesäuerter) Milchprodukte mit hohem Protein gehalt und vergleichsweise niedrigem Fettgehalt (maximal 2 %). Es handelt sich um joghurtähnliche Produkte mit hohem Proteingehalt (z. B. > 4% Protein, bevorzugt 8 % Protein). Dabei kann der Proteingehalt des Joghurts 9 Gew.-% betragen, wobei der Fettgehalt ohne Beeinflussung der Textur bzw. Cremigkeit auf 1,8 Gew.-% reduziert werden kann. Die Textur von mit erfindungsgemäßen Verfahren erhaltenen Joghurt produkten entspricht dabei der Textur herkömmlicher Joghurtprodukte mit einem Fettgehalt im Bereich zwischen 3,5 und 10 Gew.-%. Dabei sind insbesondere Optik (Glanz), Textur und Mundgefühl extrem glatt und cremig. Mit erfindungsgemäßen Ver fahren hergestellte Produkte können Quark und Skyr ersetzen und dabei einen deutlich geringeren Energiegehalt aufweisen.
Beispielhaft wird im Folgenden ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Herstellen eines joghurtartigen Produkts erläutert:
Das Retentat einer Ultrafiltration von Buttermilch mit einem Proteingehalt von 9 Gew.- % und einem Fettgehalt von 1,8 Gew.-% wird mit weiteren Inhaltsstoffen, wie etwa Zu cker, vermischt. Die Mischung wird homogenisiert, erhitzt und abgekühlt. Dabei kann die Erhitzung bei einer Temperatur von 90 °C für einige Minuten und/ oder einer Tem peratur von 125 °C für einige Sekunden erfolgen. Im Rahmen erfindungsgemäßer Ver fahren kann im Hinblick auf die besondere Textur des Retentats auch auf die Homoge nisierung verzichtet werden. Sofern eine Homogenisierung durchgeführt wird, kann diese mit Hilfe eines Hochdruckhomogenisators erfolgen. Nach Erhalt des Vorprodukts durch Homogenisieren (optional), Erhitzen und Abkühlen des durch Vermischen des Retentats mit Zucker erhaltenen Zwischenprodukts wird das Vorprodukt mit Milchsäu rebakterien fermentiert. Die Fermentation erfolgt bei einer Temperatur im Bereich zwischen 35 °C und 42 °C. Sie wird durch Abkühlen gestoppt. Danach wird das fermen tierte Vorprodukt einem Schervorgang unterzogen, um es zu glätten.
Das fermentierte Vorprodukt kann zum Erhalt eines Endprodukts mit anderen Inhalts stoffen, wie etwa Früchten, Aromen, Cerealien und dergleichen vermischt werden. Zu sätzlich oder alternativ kann das fermentierte Vorprodukt auch mit anderen Milchpro dukten vermischt werden.
In diesem Zusammenhang hat es sich als besonders zweckmäßig erwiesen, das mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erhaltene Milchprodukt mit Magerquark oder magerem Skyr zu vermischen. So wird ein cremiges Produkt mit geringem Fettgehalt von vor zugsweise l Gew.-% oder weniger erhalten, das hinsichtlich der Textur einem Quark produkt mit einem deutlich höheren Fettgehalt im Bereich zwischen 3,5 und 5 Gew.-% entspricht. Es ist auch möglich, das mit erfindungsgemäßen Verfahren erhaltene Milchprodukt zum Erhalt flüssiger Milchprodukte, wie etwa Milch- und Molkegeträn ke, Sahne und Sahneerzeugnisse, weiterzuverarbeiten. Weiter ist es möglich, Produkte mit einer flüssiger Sahne entsprechenden Textur herzustellen, die deutlich weniger Fett, aber einen deutlich erhöhten Proteinanteil aufweisen. Es kann eine „Kochsahne“ mit einem Proteingehalt von 9 Gew.-% und einem Fettgehalt von 1,8 Gew.-% oder we niger entstehen. Eine entsprechende Küchencreme könnte Grundstoff für Dressings und/oder Soßen sein.
Gemäß einem anderen Gesichtspunkt der Erfindung können unter Einsatz mit erfin dungsgemäßen Verfahren hergestellten Milchprodukten cremige Proteingetränke er halten werden, die möglicherweise auch gesäuert sein können. Es ist auch an die Her stellung sahneartiger Produkte durch die Vermischung von mit erfindungsgemäßen Verfahren erhaltenen Milchprodukten mit Sahneprodukten gedacht. Schließlich ist es auch möglich, unter Einsatz von mit erfindungsgemäßen Verfahren erhaltenen Milch produkten Frischkäseprodukte zu modifizieren.
Das Retentat der Ultrafiltration und/oder Diafiltration (Fett-Protein-Konzentrat) kann bei der Herstellung von Milchprodukten als Grundstoff (Hauptkomponente) oder als Rezepturbestandteil zum Einsatz kommen. Dabei kann von den besonderen ernäh rungsphysiologischen Eigenschaften des als Fettkugelmembrankonzentrat vorliegen den Retentats Gebrauch gemacht werden. Es kann auch eine weitere Anreicherung des Fettkugelmembranmaterials (unter anderem Phospholipide) beispielsweise im Rah men der Erzeugung von Babynahrung erfolgen. Das Retentat der im Rahmen der Er findung erfolgenden Ultrafiltration und/oder Diafiltration von Buttermilch kann zu trinkbaren und/oder löffelbaren und/oder festen Produkten weiterverarbeitet werden. Dabei kann es auch getrocknet werden.
Milchprodukte, denen die im Rahmen der Erfindung durch Ultra- und/oder Diafiltrati on von Buttermilch erhaltene Fettfraktion mit besonderen Eigenschaften als Zusatz zugegeben wurde, werden bei vergleichsweise geringem Fettgehalt cremig und glatt im Geschmack, Konsistenz, Aussehen und Mundgefühl. Wie der vorstehenden Erläuterung erfindungsgemäßer Verfahren zu entnehmen ist, betrifft die Erfindung auch die Verwendung eines mit einem solchen Verfahren erhal tenen Retentats zur Herstellung von Babynahrung, Joghurt, Joghurterzeugnissen, Frischkäse, Weichkäse, Schnittkäse, Schmelzkäse, Hartkäse, Dessert, Quark, Skyr, Kä se, Milchriegeln und Milchgetränken.
Ein unter Einsatz erfindungsgemäßer Verfahren hergestelltes Milchprodukt zeichnet sich aus durch einen besonders hohen Anteil an Fettkugelmembranmaterial und sehr kleinen Fettkügelchen mit einem Durchmesser von 2 um oder weniger.
Der Anteil des mit Hilfe erfindungsgemäßer Verfahren erhaltenen Retentats in erfin dungsgemäßen Milchprodukten beträgt zwischen 1 Gew.-% und 100 Gew.-%.
Sofern das Milchprodukt in Form eines Joghurts oder Joghurterzeugnisses vorliegt, beträgt der Anteil des Retentats vorzugsweise zwischen 10 und 50 Gew.-%. Ähnliche Anteile des mit Hilfe erfindungsgemäßer Verfahren erhaltenen Retentats können ande ren fettarmen Produkten, wie z. B. Quark mit reduziertem Fettgehalt, zugesetzt werden, um so gewünschte Produkteigenschaften (Cremigkeit, Konsistenz, Aussehen, etc.) zu erreichen.
Es können auch Milchprodukte mit sehr hohem Anteil des Buttermilch-Retentates ent stehen, wenn das Retentat nicht nur beigegeben wird, sondern als mengenmäßig über wiegender Rezepturbestandteil verwendet wird (zwischen 50 und 100 Gew.-%). Dadurch entstehen besonders cremige, eher frischkäse- oder dessertähnliche Milch produkte ob mit oder ohne Fermentation mit z. B. Milchsäurebakterien.
Wie vorstehend erläutert, kann im Rahmen der Erfindung insbesondere das Retentat der Ultra- und/oder Diafiltration mit Vorteil weiterverarbeitet werden. Aber auch das Permeat der Filtration kann weiter verwendet werden, zum Beispiel zur Laktosegewin nung. Auch kann das Permeat nach weiteren Prozessschritten, wie etwa nach Entfer nung der Laktose, wieder dem Retentat ganz oder teilweise zugesetzt werden. Bei der erfindungsgemäß eingesetzten Ultrafiltration werden Moleküle im Retentat angerei- chert, die größer als einige Nanometer sind. Dagegen werden kleinere Moleküle, wie etwa Wasser, Mineralien, Laktose und anderes, permeiert. Überraschenderweise hat es sich herausgestellt, dass bei Einsatz einer kleineren Trenngrenze im Rahmen der Ultra filtration ein bei der Mikrofiltration von Milchprodukten beobachtetes Verstopfen der Filterporen kaum beobachtet wird. Die im Rahmen der erfindungsgemäß durchgeführ ten Ultrafiltration von Buttermilch erfolgende gleichzeitige Abtrennung der Protein phase ist bei der Herstellung von Milchprodukten regelmäßig kein Nachteil, sondern trägt zur Verbesserung der Textur in Richtung Cremigkeit und Vollmundigkeit bei.
Nachstehend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung, auf die hin sichtlich aller erfindungswesentlichen und in der Beschreibung nicht näher erläuterten Einzelheiten ausdrücklich Bezug genommen wird, erläutert. In der Zeichnung zeigt:
Fig. 1 ein Flussdiagramm für ein Verfahren gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung und
Fig. 2 ein Flussdiagramm für ein Verfahren gemäß einer zweiten Ausführungs form der Erfindung.
Bei einem Verfahren gemäß Fig. 1 wird nach Abtrennung von Rahm von der Milch der Rahm in Schritt Si im Verlauf des Butterungsprozesses zu Butter weiterverarbeitet, wobei Buttermilch als Nebenprodukt entsteht.
In Schritt S2 wird die Buttermilch einer Ultrafiltration mit einer Trenngrenze (NMWC) von beispielsweise 10.000 Da unterzogen. Das dabei entstehende Buttermilchpermeat enthält unter anderem Wasser, Laktose und Mineralien. Das bei der Ultrafiltration ent stehende Buttermilchretentat enthält unter anderem Proteine, Milchfettkugeln und- Fettkugelmembranmaterial in aufkonzentrierter Form.
Dieses Konzentrat kann in einem Schritt S3 weiter aufkonzentriert werden, zum Bei spiel durch Umkehrosmose, Eindampfung, Trocknung und/oder Diafiltration. Das Konzentrat kann in der Folge beispielsweise Joghurt zugesetzt werden, um so ein Jo ghurterzeugnis mit einer glatten und cremigen Textur bei vergleichsweise geringem Fettgehalt zu erhalten. Es kann auch zur Strukturverbesserung anderer Milchprodukte eingesetzt werden, wie zum Beispiel löffelbarer und trinkbarer Milchprodukte, Frisch käse, Weichkäse, Schnittkäse, Hartkäse und festen Produkten, wie zum Beispiel Milch riegel. Mit Blick auf die besonderen ernährungsphysiologischen Eigenschaften des auf konzentrierten Retentats kann dieses auch zur Herstellung von Babynahrung eingesetzt werden.
Das in Fig. 2 dargestellte Verfahren unterscheidet sich durch die folgenden ergänzen den Verfahrensschritte von dem anhand der Fig. 1 erläuterten Verfahren:
Zwischen den Verfahrensschritten Si (Abtrennung von Rahm) und dem Verfahrens schritt S2 (Ultrafiltration) wird die Buttermilch in einem Verfahrensschritt Sia durch Zugabe von Magermilch, Magermilchkonzentrat, Rahm oder dergleichen bezüglich des Protein- und/oder Fettgehalts standardisiert.
Nach dem Aufkonzentrieren des in Verfahrensschritt S2 erhaltenen Retentats der Ultrafiltration im Verfahrensschritt S3 werden in einem zusätzlichen Verfahrensschritt S4 Zusatzstoffe, wie etwa Zucker, zugeführt und mit dem ggf. aufkonzentrierten Reten- tat vermischt. Nach der ggf. vorgesehenen Zugabe von Zusatzstoffen erfolgt in einem Verfahrensschritt S5 eine Homogenisierung, eine Erhitzung und/oder eine Abkühlung und ggf. in einem Verfahrensschritt S6 eine Fermentation mit Milchsäurebakterien sowie eine Glättung.

Claims

Ansprüche
1. Verfahren zum Herstellen von Milchprodukten, dadurch gekennzeichnet, dass Buttermilch einer Ultrafiltration mit einer Trenngrenze im Bereich zwischen l.ooo und 20.000 Da, insbesondere zwischen 5.000 und 15.000 Da, besonders bevorzugt bei etwa 10.000 Da, unterzogen wird, wobei das Rückhaltevermögen des Trennmittels, wie etwa einer trennenden Membran, vorzugsweise 10.000 kg/kmol beträgt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der pH-Wert der But termilch vor der Ultrafiltration auf einen Wert im Bereich zwischen 5,7 und 6,3, insbe sondere zwischen 5,8 und 6,2 eingestellt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der pH-Wert des But- termilchretentates nach der Ultrafiltration auf einen Wert im Bereich zwischen 6,4 und 6,7 zurückgestellt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Retentat der Ultrafiltration einer Diafiltration unterzogen wird.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Retentat der Ultrafiltration und/oder Diafiltration weiterverarbeitet wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Retentat zu trink baren und/ oder löffelbaren und/ oder festen Produkten weiterverarbeitet wird.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Retentat der Ultra- oder Diafiltration getrocknet wird.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Fettgehalt des Retentats der Ultra- und/oder Diafiltration auf 3 Gew.-% oder weniger, insbesondere 2,5 Gew.-% oder weniger, vorzugsweise 2 Gew.-% oder weniger, besonders bevorzugt 1 Gew.-% oder weniger eingestellt wird.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Proteingehalt des Retentates der Ultra- und/oder Diafiltration auf 4 Gew.-% oder mehr, vorzugsweise 7,5 Gew.-% oder mehr, insbesondere 8,5 Gew.-% oder mehr eingestellt wird.
10. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Fett- und/oder Proteingehalt durch Zugabe von mindestens einem Zusatzstoff, insbesondere einem Milchprodukt, wie etwa Magermilch, Magermilchkonzentrat und/ oder Rahm zu der Buttermilch vor der Ultra- und/oder Diafiltration eingestellt wird.
11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Retentat der Ultrafiltration und/oder Diafiltration zum Erhalt eines Zwi schenprodukts mit mindestens einem weiteren Inhaltsstoff, wie etwa Zucker, vermischt wird.
12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Retentat und/oder Zwischenprodukt zum Erhalt eines Vorprodukts homoge nisiert und/ oder erhitzt und/ oder abgekühlt wird.
13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Retentat, das Zwischenprodukt und/oder das Vorprodukt für eine Dauer von vorzugsweise 1 Minute oder weniger, insbesondere 30 Sekunden oder weniger, auf eine Temperatur von 120 °C oder mehr, insbesondere 125 °C oder mehr, besonders bevor zugt 130 °C oder mehr, aber vorzugsweise 150 °C oder weniger, insbesondere 145 °C oder weniger, erhitzt wird.
14. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Vorpro dukt fermentiert wird.
15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, das die Temperatur des Vorprodukts bei der Fermentation auf einen Wert im Bereich zwischen 30 °C und 45 °C, insbesondere zwischen 35 °C und 42 °C eingestellt wird.
16. Verfahren nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Fermen tation durch Abkühlen gestoppt wird.
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass das fermentierte Vorprodukt durch einen Schervorgang geglättet wird.
18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Schergeschwin digkeit bei dem Schervorgang 500*i/s oder mehr, insbesondere iooo*i/s oder mehr, besonders bevorzugt 2000*i/s oder mehr, aber vorzugsweise weniger als 200.000*i/s, insbesondere weniger IOO.OOCVI/S oder weniger beträgt.
19. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Retentat, das Zwischenprodukt, das Vorprodukt und/oder das fermentierte Vorprodukt zum Erhalt eines Endprodukts mit anderen Produkten, insbesondere Milchprodukten vermischt wird.
20. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass der Fettgehalt des Endprodukts auf 2 Gew.-% oder weniger, insbesondere 1 Gew.-% oder weniger einge stellt wird.
21. Verfahren nach Anspruch 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, dass der Protein gehalt des Endprodukts auf 4 Gew.-% oder mehr, insbesondere 8,5 Gew.-% oder mehr eingestellt wird.
22. Verwendung eines mit einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 21 erhal tenen Retentats und/oder Zwischenprodukts und/oder Vorprodukts und/oder fermen tierten Vorprodukts zur Herstellung von Babynahrung, Joghurt, Joghurterzeugnissen, Milch- und Molkegetränken, Frischkäse, Weichkäse, Schnittkäse, Hartkäse, Dessert, Sahne- und Sahneerzeugnisse, Quark, Skyr, oder Milchriegeln.
23. Milchprodukt, hergestellt mit einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 21.
24. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass das Permeat der Ultrafiltration und/oder Diafiltration weiterverarbeitet wird.
25. Verfahren nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass aus dem Permeat Laktose gewonnen wird.
26. Verfahren nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass das Permeat nach Entfernung der Laktose dem Retentat ganz oder teilweise zugesetzt wird.
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