Lebensmittelverfahrenstechnik (LVT)

AiF 21099 N: Einfluss des molekularen Aufbaus von Emulgatoren, Fettkugelgröße und Temperaturführung im Abkühlschritt auf die Fettkristallintität und Texturstabilität von Produkten aus emulgierten Triglyceriden

Zusammenfassung

Viele Milchprodukte bestehen aus Triglyceriden, die in proteinreichen kontinuierlichen Phasen emulgiert sind. Sie werden flüssig oder in Form von Pulvern vermarktet. Beispiele sind H-Milch und Sahneprodukte, klassische Trockenmilcherzeugnisse wie Toppings, Kaffeeweißer oder diätetische Lebensmittel wie flüssige und sprühgetrocknete Säuglingsanfangs- und Folgenahrung. Diese Produkte müssen eine sehr lange Haltbarkeit von mehreren Monaten bis zu über einem Jahr aufweisen und dürfen dabei ihre Produktfunktionalität nicht verlieren. Dies bedingt, dass sich die Mikrostruktur der Emulsion über diese langen Zeiträume nicht verändert. Zur Herstellung wird die Fetthase (meist eine Mischung von Triglyceriden) weit über den Schmelzpunkt erwärmt und in einer proteinreichen wässrigen Phase emulgiert. Zur Stabilisierung der Tropfen werden oft niedermolekulare grenzflächen-aktive Emulgatoren zugesetzt, die mit den ebenfalls grenzflächenaktiven, natürlich vorkommenden Proteinen interagieren. Die Produkte werden anschließend durch UHT-Behandlung oder Sprühtrocknen haltbar gemacht. Gelöste Kohlenhydrate wie Laktose oder Oligomere erstarren amorph und/oder kristallin, während die Fettphase beim Abkühlen (teilweise) kristallisiert.
Die Fettpartikelgröße und die Kristallmodifikation bestimmen im Wesentlichen wichtige Produktfunktionalitäten wie die Stabilität gegenüber Aufrahmen, die Fließ- und Instanteigenschaften von Pulvern und die Oxidationsstabilität. Ein teilweiser oder vollständiger Verlust der Produktfunktionalität wird bei flüssigen Produkten hauptsächlich durch Fettaufrahmung, bei Pulvern durch Ölmigration verursacht. Diese Instabilitätsphänomene sind das Ergebnis von Phasenübergängen der dispergierten Triglyceride, der Stabilisierung der Öl-Wasser-Grenzfläche und unerwünschter Phasenübergänge der Kohlenhydrate. Die Instabilitäten werden durch die Verdrängung natürlich vorkommender Proteine durch Emulgatoren mit niedrigem Molekulargewicht mit Einfluss auf die Kristallisation der dispergierten Fettphase verstärkt. Das spezifische Einstellen der Kristallinität der dispersen Phase und die Bildung eines stabilen Grenzflächenfilms sind von größter Bedeutung für die Herstellung von stabilen Emulsionen auf Proteinbasis und deren sprühgetrockneten Pulvern mit den erforderlichen Produktfunktionalitäten.
Ziel des Projektes ist daher auf die systematische Untersuchung des Einflusses von Formulierungs- und Prozessbedingungen auf die Fettkristallinität und die Stabilität des Grenzflächenfilms. Insbesondere die Wechselwirkung von Temperaturführung, Tröpfchengröße und Molekularstruktur des Fettes und des Emulgators mit niedrigem Molekulargewicht sind noch nicht untersucht worden. Die Ergebnisse sollen Unternehmen bei der Auswahl der Inhaltsstoffe und der Anpassung der Prozesse für die Herstellung von Produkten mit längerer Haltbarkeit und verbesserten Funktionalitäten helfen.

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