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Institut für Lebensmittelverfahrenstechnik

Adresse Weihenstephaner Berg 1 85354 Freising-Weihenstephan Telefon: 08161-71-3535 und -4205 Telefax: 08161-71-4384 Internet: http://www.weihenstephan.de/blm/lmvt e-mail: [email protected]

Personal Kommissarische Leitung des Instituts: Professor Dr. oec. H. Weindlmaier Institutsleitung ab 1.1.2000: Professor Dr.-Ing. U. Kulozik 1 Sekretariat: Marianne Hager -4205 Birgit Weber -4205 Mitarbeiter: Hans-Willi Bäurle, Molkereimeister -3534 Dipl.-Ing. Andrea Bals -3536 Dipl.-Ing. (FH) Carola Baumgartner -3856 Dipl.-Ing. (FH) Gabriele Borst -3856 Ines Dommaschk -5032 Rosemarie Eberhard -3942 Christian Ederer, Werkstattmeister -3537 Dipl.-Ing. Bärbel Eisenmann (bis 30.6.1999) Dipl.-Ing. (FH) Birgit Fertsch -5032 Dipl.-Ing. Petra Först (01.07.1999-31.10.1999) Franz Fraunhofer -3537 Brigitte Härter -5032 Dipl.-Ing. (FH) Andrea Hechler (bis 14.7.1999) Richard Hegenauer, Molkereimeister (bis 30.6.1999) Dr.-Ing. Jörg Hinrichs -3536 Elke Holzer (Erziehungsurlaub 24.03.1998-28.12.2000) Dipl.-Ing. (FH) Peter Huber (bis 31.12.1999) -3855 1 Mitaufgeführt sind die Mitarbeiter des in Personalunion geleiteten Lehrstuhls für Lebensmittelverfahrens-

technik und Molkereitechnologie.


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Dipl.-Ing. (FH) Manfred Huß -3547 Dipl.-Ing. Susanne Keim (ab 1.9.1999) -3855 Dipl.-Ing. Martin Kersten -3855 Dipl.-Ing. (FH) Stephan Knapp -5031 Dipl.-Ing. Max Koxholt (bis 30.6.1999) Dipl.-Ing. Andreas Löffler (ab 1.10.1999) -3547 Dr.-Ing. agr. Johann Meier (bis 31.8.1999) Dipl.-Ing. Adriana Molina-Gutierrez (ab 1.10.1999) Maria Muranyi -3538 Dipl.-Ing. (FH) Falk Post -3939 Dr.-Ing. Britta Rademacher -3939 Erich Schneider -3537 Dipl.-Ing. Regina Schreiber -5031 Dr.-Ing. Thomas Spiegel -3547 Dr.-Ing. Annemarie Steffl (bis 30.6.1999) Sophie Tomsik -3538 Dr.-Ing. Werner Walenta -3534 Dipl.-Ing. Jörg Zacharias (01.07.1999–30.11.1999) Gast: Alexander Tolkach, Absolvent der Technischen Hoch-

schule Mogilew, Weißrussland (ab 2.11.1999)

Forschung Ergebnisse

Grenzflächenwechselwirkungen beim Aufschäumen von Schlagsahne – Einflüsse auf die Schaumstabilität (AiF-FV 11202 N) Interfacial interaction during the foaming of cream - influences on foam stability Bals, A.

Schlagsahne soll nach kurzer Schlagzeit ein stabiles Schaumgerüst bilden, das seine Stabilität ohne Drainage möglichst lange behält. Kleine Veränderungen in der Sahnezusammensetzung, vor allem reduzierter Fettgehalt, führen zu oft stark beeinträchtigtem Aufschlagverhalten, dessen Ursachen nicht bekannt sind, so dass auch keine Verbesserungen abgeleitet werden können. Verschiedene herstellungsbedingte Einflüsse wurden vielfach untersucht und publi-ziert. Durch die meisten Prozessschritte wird die Schlagfähigkeit von Sahne vermindert. Der Beitrag der einzelnen in Milch vorkommenden Stoffe zur Schaumstabilisierung ist nicht geklärt.

Der Einfluss der einzelnen in Milch vorkommenden grenzflächenaktiven Substanzen auf die Aufschlageigenschaften wurden zunächst anhand von Modellsystemen für Sahne studiert. Bei Variation des Protein/Fett-Verhältnisses zeigte sich, dass sich die Schlagzeit nicht homogeni-sierter Sahne mit steigendem Fettgehalt und sinkendem Proteingehalt reduziert. Ein vermin-derter Anteil an gelösten nativen Molkenproteinen führt zu einer verkürzten Schlagzeit.


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Werden hingegen die Molkenproteine in denaturierter und mikropartikulierter Form zuge-setzt, so bleibt die Schlagzeit kurz.

Bei der Untersuchung des Einflusses des Ionenmilieus auf die Aufschlageigenschaften zeigte sich, dass ein Zusatz von Natrium die Aufschlageigenschaften kaum verändert. Durch Calciumionen ist eine geringe Verkürzung der Schlagzeit möglich und das Abtropfvolumen wird vermindert.

Ein Vergleich von UHT-Sahne mit modifizierter Fettkugelmembran und Sahne mit nativen Fettkugeln zeigte, dass die Schaumstabilisierung in den beiden Fällen unterschiedlich erfolgt. Es wurden parallel Versuchsreihen durchgeführt, die den Einfluss des Ionenmilieus und des pH-Wertes auf die Aufschlageigenschaften verdeutlichten. Ebenso wurden Aufschlagtempe-ratur und Vorlagerungsbedingungen variiert. Mit Hilfe der Viskositätsmessung und Partikel-größenbestimmung wurde die Strukturbildung während des Aufschlagens charakterisiert. Aus den Ergebnissen wurde sowohl für nicht homogenisierte als auch für homogenisierte Sahne ein Modell zur Schaumbildung abgeleitet.

Die Hypothese war, dass für einen stabilen Schaum ein schneller Grenzflächenaustausch Protein-Fettkugel erforderlich ist. Dieser Austausch kann durch grenzflächenaktives Fett-kugelmembranmaterial beschleunigt werden. Dann erfolgt die Schaumbildung schneller und die Fettkugeln aggregieren und koaleszieren in stärkerem Maße. Unter Verwendung mehrerer Separierschritte wurde deshalb Fettkugelmembranmaterial konzentriert und der Sahne zuge-setzt. Durch die Anreicherung von Fettkugelmembranmaterial in der Serumphase konnten die Aufschlageigenschaften von Sahne verbessert werden. Weiterhin war es möglich, durch Ein-satz dieses Fettkugelmembranmaterials eine Sahne mit kleinen Fettkugeln herzustellen, die einerseits gut aufschlagbar ist und andererseits während der Lagerung stabil bleibt.

Das Projekt liefert wichtige Grundlagen zum Verständnis des Mechanismus der Schaum-bildung. Mit diesen können Produktveränderungen bewertet und Herstellungsprozesse optimiert werden. Ferner wird der mittelständischen Lebensmittelindustrie eine Basis für eine neue Art von Produkten, wie z. B. eine rekombinierte oder eine fettreduzierte, schlagfähige Sahne bereitgestellt. Die funktionellen Eigenschaften von etablierten Produkten wie z. B. homogenisierter Schlagsahne können verbessert werden. Mit Hilfe der Ergebnisse dieses Forschungsvorhabens ist auch den mittelständischen Herstellern von aufschäumbaren Öl-in-Wasser-Dispersionen die Möglichkeit gegeben, ohne aufwendige Versuchsreihen den hohen Qualitäts- und Innovationsanforderungen gerecht zu werden.

Dank: Dieses Projekt wurde aus Mitteln der industriellen Gemeinschaftsforschung (Bundes-ministerium für Wirtschaft und Technologie / BMWi/AiF) über den Forschungskreis der Ernährungsindustrie e.V. (FEI) gefördert. AiF-Projekt-Nr. 11202 N

Schaumbildung in Membranen - Modelluntersuchungen Foaming with membranes – model experiments Bals, A.; Post, F.

Es ist möglich, Produkte mit sehr unterschiedlichen Schaumbildungs- und Schaumstabilisie-rungsmechanismen in Membranen aufzuschäumen [BALS und KESSLER, 1999]. Die Vorgänge,


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die dabei in der Membran ablaufen, sind jedoch noch unklar. Ziel der Untersuchungen ist es, auf Basis der Theorie der Blasenbildung an Lochplatten Einflussfaktoren auf die Schaumbildung in Membranen zu finden und im Weiteren die Schaumbildung verschiedener Produkte zu modellieren.

Beim konventionellen Schäumen werden zunächst große Blasen in die kontinuierliche Phase eingebracht und anschließend durch mechanische Kräfte zerkleinert. Beim Membranauf-schäumen entfällt das Zerkleinern der Gasblasen, da die Blasen bereits mit sehr kleinem Durchmesser in das aufzuschäumende Produkt eingebracht werden. Die zum Zeitpunkt des Blasenablösens wirkenden Kräfte entscheiden über die Blasengröße, die für die Schaum-eigenschaften sehr wichtig ist. Als Haltekräfte fungieren die Grenzflächenspannungskraft und die Widerstandskraft der kontinuierlichen Phase, ablösend wirkt die Auftriebskraft, die Strömungskraft und die dynamische Auftriebskraft, die durch das Anströmen der Blase entsteht. Nicht berücksichtigt wird, dass die Blase mit der Pore verbunden ist. Über diesem Querschnitt wirkt zusätzlich der höhere statische Druck der kontinuierlichen Phase. Träg-heitskräfte und die Impulskraft der Blase werden ebenso vernachlässigt.

Aus dem Kräftegleichgewicht an der Blase ergeben sich eine Reihe von Einflussfaktoren auf den Blasendurchmesser und damit auf die Schaumeigenschaften (Abb.).

Abb.: Einflussfaktoren für das Membranaufschäumen

Die Inhaltsstoffzusammensetzung des Ausgangsproduktes und die spezifischen Eigenschaften des Emulgators entscheiden über die Kinetik der Grenzflächenbesetzung. Die im Schaum gebundene Gasmenge wird von den Parametern der Gasphase bestimmt, für die Gasverteilung sind die Struktureigenschaften der Membran maßgeblich. Die Betriebsparameter haben sowohl Einfluss auf die Produkteigenschaften als auch auf den Prozessablauf. Beurteilt wird das geschäumte Produkt hinsichtlich Overrun, Festigkeit, Drainage, Gasblasendurchmesser und die Viskosität.

BetriebsdruckProduktvolumenstromStrömungsverhältnisse (Re)WandschubspannungTemperatur

Länge, DurchmesserPorengröße, -formBenetzbarkeitStruktur, MaterialLadung (hydrophil/-phob)

iskosität Dichtedyn. Grenzflächen-spannung

ZusammensetzungEmulgator, -kinetikV

GasvolumenstromDruckArt des Gases(Partialdruck)

OverrunSchaumfestigkeitDrainageLuftblasengrößeViskosität

GeschäumtesProdukt

Ausgangs-produkt

Gasphase

Membran

Betriebsparameter


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Weiterhin ist zu berücksichtigen, dass sich mit dem Einblasen von Gas die Produkteigen-schaften während des Aufschäumens verändern, z. B. die Viskosität des Produktes. Somit sind vor allem zeitliche Änderungen von Bedeutung. Zusätzlich liegen bei einer Membran sehr viele Poren dicht nebeneinander, so dass Wechselwirkungen zwischen den entstehenden Blasen und Koaleszenzvorgänge auftreten, bevor die Einzelblasen von fließenden Medien aufgenommen werden.

Für die verfahrenstechnischen Untersuchungen wurde eine 10 %ige Molkenproteinisolat-lösung verwendet, in der der Stabilisator Guar (0,05 %) die Gasblasen fixiert. Die Schaum-charakteristika wurden jeweils in Abhängigkeit des Gasvolumenstroms für verschiedene Ein-flussfaktoren gemessen. Variiert wurden die Anlagenkonfiguration, die Betriebsparameter und die Produktzusammensetzung. Auf diese Weise können je nach Produktanforderung unterschiedliche Schaumstrukturen hergestellt werden.

Ziel der Untersuchungen ist es, die Blasengröße und damit die Schaumeigenschaften in Abhängigkeit von den wesentlichen Prozessparametern im Voraus bestimmen zu können.

Enzymatische Lactosespaltung in fermentierten bzw. gesäuerten pastösen Milch-produkten (AiF-FV 11570 N) Enzymatical lactose hydrolysis in fermented or acidified pasty milk products Baumgartner, C.; Hinrichs, J.

Die Lactose stellt einen bedeutenden Bestandteil von Milch und Milchprodukten dar. So sind in Milch ca. 5 % Lactose enthalten. Bisherige Untersuchungen beschäftigten sich mit der Hydrolyse der Lactose in Milch. Im Gegensatz dazu ist die Zielsetzung des Forschungsvor-habens, die Lactose bereits im gesäuerten viskosen Produkt umzusetzen und die Distribu-tionszeit von etwa 3 – 5 Tagen bei 4 – 10 °C für die Hydrolyse zu nutzen. Fermentierte Milchprodukte besitzen nach der Säuerung noch etwa 3 – 4 % Lactose, die durch die enzy-matische Lactosehydrolyse genützt werden kann.

Die Spaltung der Lactose in ihre Bausteine Glucose und Galactose führt zu einer deutlichen Steigerung der Süße. Die zum Süßen benötigte Saccharose kann damit ganz oder teilweise durch die enzymatische Lactosespaltung ersetzt werden, um kalorienreduzierte süße Milch-produkte herzustellen. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass lactosehydrolysierte Produkte auch von Menschen, die unter Lactoseintoleranz leiden, verzehrt werden können. Im Rahmen des steigenden Gesundheitsbewusstseins der Konsumenten ist auch eine Kombination von probiotischen, prebiotischen und lactosereduzierten Eigenschaften denkbar.

Bei der Ermittlung der Abbaukinetik (Lactase aus Aspergillus oryzae) in verschiedenen Milchprodukten zeigte sich, dass die Reaktion in Joghurt langsamer verläuft als in Speise-quark und die in Joghurt in einer Konzentration von ca. 30 – 45 mmol/kg enthaltene Galac-tose. Andere Produkte wie beispielsweise Speisequark oder Frischkäse enthalten im Gegen-satz dazu keine Galactose, da in der mesophilen Säuerungskultur enthaltene Milchsäurebak-terien nicht nur die Glucose, sondern auch die Galactose verwerten.

Um den Einfluss der Galactose näher zu untersuchen, wurde der Lactoseabbau in Speise-quark, Joghurt und in galactoseangereichertem Joghurt untersucht. Wie die Abb. zeigt, sind in


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Speisequark nach einer 3-tägigen Lagerung ca. 80 % der Lactose gespalten, in Joghurt mit einem originären Galactosegehalt von 36 mmol/kg (6,5 g/kg) dagegen nur knapp 70 %. Die Anwesenheit des Monosaccharids Galactose führt also zu einer deutlichen Hemmung der Lactase und somit zu einer Verzögerung der enzymatischen Lactosespaltung.

La

ctos

ekon

zent

ratio

n [

mm

ol/k

g ]

Hydrolysezeit [ h ]

0

25

50

75

100

125

0 50 100 150 200

E

Joghurt

Speisequark

Joghurt, mager bzw.Speisequark, magerpH: 4,4c : 0,1 g/kg

: 4 °C�E

Galactosekonz. 0 mmol/kg 36 mmol/kg 61 mmol/kg 110 mmol/kg

Abb.: Lactoseabbau in Speisequark und Joghurt in Abhängigkeit vom Gehalt an

Galactose

Dieser Effekt ist bei der Umsetzung des Verfahrens, wie es im Folgenden erläutert wird, zu berücksichtigen: Bei der kontinuierlichen Herstellung lactosehydrolysierter Milchprodukte wird in das fermentierte Milchprodukt eine aus Aspergillus oryzae gewonnene Lactase ein-dosiert. Zum Vermeiden von Kontaminationen durch die Enzymlösung kann ein Sterilfilter zwischengeschaltet werden. Das Vermischen von Enzym und Produkt erfolgt möglichst schonend mit Hilfe statischer Mischer. Unmittelbar danach wird abgefüllt. Der Lactoseabbau vollzieht sich während der Distributionsphase, die etwa 3 – 5 Tage bei Lagertemperaturen zwischen 4 und 10 °C dauert.

Dank: Dieses Forschungsvorhaben wird aus Mitteln der industriellen Gemeinschaftsforschung (Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie / BMWi/AiF) über den Forschungskreis der Ernährungsindustrie e.V. (FEI) gefördert. AiF-Projekt Nr.: 11570 N

Einfluss der Ionenstärke auf die druckinduzierte Mikro- und Makrostruktur von Molkenproteingelen Influence of the ionic strength on the pressure-induced micro- and macro-structure of whey protein gels Hinrichs, J.; Fertsch, B.

Hitzeinduzierte Molkenproteingele besitzen bei einer Ionenstärke I < 0,2 mol l-1 eine Struktur, die aus einzelnen feinen Strängen aufgebaut ist und bei I > 0,6 mol l-1 eine, die aus einzelnen Partikelaggregaten gebildet wird. Zwischen 0,2 und 0,6 mol l-1 wird die Struktur als gemischt


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bezeichnet. Ob solche strukturellen Unterschiede auch bei druckinduzierten Gelen auftreten, wurde überprüft, indem 10%ige Molkenproteinlösungen (WPI-Lösung) mit NaCl auf entspre-chende Ionenstärken eingestellt wurden. Anschließend wurden die Proben hinsichtlich Festig-keit sowie durch Elektronenmikroskopie charakterisiert. Zusätzlich wurde eine Bindungs-analyse vorgenommen, mit der die nicht-kovalenten und kovalenten Bindungsanteile im Gel abgeschätzt werden können. Für alle Lösungen wurde durch die Druckbehandlungsbedingun-gen eine Gesamtdenaturierung der Molkenproteine größer 95 % sichergestellt.

Elektronenmikroskopische Aufnahmen dokumentieren deutlich die mikrostrukturellen Unterschiede der verschiedenen Gele. Das Bild zeigt als Beispiel das Gel mit I = 0,1 mol l-1. Es ist eine sehr feine Netzwerkstruktur zu erkennen, die auch im Fall der Druckbehandlung als Stranggel bezeichnet werden kann. Die Stränge haben eine Dicke von kleiner 0,1 µm. Dagegen erkennt man für I = 2 mol l-1 runde Partikel von 0,5 bis 1 µm Durchmesser, die z. T. zu Strängen zusammengewachsen sind. Der Begriff Partikelgel könnte ebenfalls verwendet werden, obwohl die Partikel z. T. im Strang nicht mehr als einzelne zu unterscheiden sind. Eine Ionenstärke von 0,3 mol l-1 induziert sehr breite, abgerundete Netzwerkstränge, die wie Teile eines Puzzles aussehen, mit Dicken von mehreren µm. Der Begriff Mischgel könnte verwendet werden, gibt jedoch die strukturellen Merkmale nur ungenügend wieder. Besser geeignet wäre „lockere Puzzle-Struktur“. Obwohl letztere Struktur sehr dicke Stränge und große offene Bereiche besitzt, hat sie fast die doppelte Festigkeit wie das Stranggel und ist 4- bis 5-mal fester als das Partikelgel. Dagegen ist die Struktur des Partikelgels (I = 2 mol l-1) sehr elastisch und gummiartig. Das durch Stränge stabilisierte Gel bricht jedoch beim Ein-dringen des Probekörpers.

Bild: Druckinduziertes Gel einer 10 %igen Molkenproteinisolat-Lösung mit NaCl-Zusatz

(600 MPa/20 °C/43,7 min, Pilotanlage), I = 0,1 mol l-1

Für eine Bindungsanalyse wurden Druckgele aus einer 15%igen WPI-Lösung mit NaCl-Zusatz hergestellt. Die Bindungsanalyse erfasst, welche Proteinbindungen die Gelstruktur anteilsmäßig stabilisieren. Gefunden wurde, dass bei den Ionenstärken von 0,1 und 0,3 mol l-1 etwa 95 % der Gelstruktur durch Disulfidbrücken stabilisiert wird. Bei einer Ionenstärke von


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2 mol l-1 sinkt der Anteil auf etwa 60 %. Dagegen wurde ein hoher Anteil an Wasserstoff-brücken detektiert. Berücksichtigt man die Mikrostruktur des Partikelgels, so könnten die Partikel hauptsächlich durch Disulfidbrücken und die Partikelstränge über Wasser-stoffbrücken stabilisiert sein. Dies würde die elastische Struktur des Partikelgels erklären, denn die Netzwerkstruktur wäre durch nicht-kovalente Bindungen stabilisiert. In den beiden anderen Geltypen dominieren hingegen kovalente Bindungen und diese verleihen dem Gel die hohe Festigkeit.

Synärese von Käsebruchkörnern Syneresis of cheese curd grains Huber P.; Schreiber R. Die Synärese ist ein Vorgang während der Käseherstellung, der nach dem Schneiden der Lab-gallerte zunächst von selbst abläuft. Er bedingt den Ausfluss von Serum aus dem Caseingerüst des Labgels und führt damit zur Erhöhung der Trockenmasse in den geschnittenen Labwür-feln. Die Synärese entscheidet somit über den Wassergehalt des Rohkäses, durch den Rei-fungsvorgänge und folglich auch die rheologischen und sensorischen Charakteristika des Käses beeinflusst werden.

Autoren wie KAYTANLI [1994] und KIRCHMEIER [1972] untersuchten die Synärese in einem statischen System. Es war bislang nicht möglich, die Molkenabgabe von Käsebruchkörnern in einem dynamischen System entsprechend der Bruchbearbeitung im Käsefertiger zu betrach-ten. Um die Gesetzmäßigkeiten der Synärese in einem bewegten System bestimmen zu kön-nen und um Einflussfaktoren auf diese zu analysieren, wurde ein Modellsystem entwickelt, mit dem die Molkenabgabe bei der Käsebruchbearbeitung simuliert werden kann (Abb.).

Abb.: Modellsystem zur Simulation der Synärese während der Käsebruchbearbeitung

Rütteln im Wärmeschrank

(200 U/min; A = 2,5 cm)max

0,02 %CaCl2

pH 6,50

Lab

Schneide-werkzeug

11 mm

30 °C

Temperieren

Schneiden Wiegen

Wiegen

Rel. Molken-abgabe =

m - m0 t

m0


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Die geschnittenen Labwürfel befinden sich in verschraubten Zentrifugenbechern, die mit Süßmolke gefüllt sind. Diese Becher werden in einer Horizontalrüttelapparatur bewegt, so dass die Labwürfel frei schweben und über alle Flächen Serum abgeben können. Nach defi-nierter Rüttelzeit wird der Serumaustritt gravimetrisch über das Gewicht der Labwürfel bestimmt. Es resultieren Synäresekurven innerhalb eines Messzeitraumes von 0 bis 240 Minuten.

Wird die Temperatur des Umgebungsmilieus (Süßmolke) beginnend mit 20 °C gesteigert, so befindet sich die Kurve der relativen Molkenabgabe von Labwürfeln aus Magermilch auf höherem Niveau. Ab einer Temperatur von 50 °C ist jedoch keine weitere Steigerung mehr möglich.

Die Synärese lässt sich formalkinetisch im Temperaturbereich zwischen 20 und 50 °C mit einer Reaktionsordnung von n=2 und einer Aktivierungsenergie von Ea=74 kJ/mol beschrei-ben. Dieser Wert liegt im Bereich von chemischen Umsetzungen und deutet darauf hin, dass die Bindungsbildung zwischen para-κ-Caseinen und damit der Aufbau einer gelinternen Schrumpfspannung den ausschlaggebenden Mechanismus für die Serumabgabe darstellt.

Die Molkenabgabe aus den Käsebruchkörnern kann reduziert werden, wenn die Käsereimilch beispielsweise mittels Ultrafiltration (UF) vorkonzentriert wird. Versuche im Modellsystem zeigten, dass sich die Synäreseverläufe von Käsebruchkörnern aus einem zweifach konzent-rierten UF-Retentat (Protein: 6,50 %) auf niedrigerem Niveau befinden und sich der Mecha-nismus der Molkenabgabe verglichen mit Labgelen aus Magermilch nicht unterscheidet.

Eine Hocherhitzung des UF-Retentates verringerte die Synärese aufgrund der Molkenprotein-denaturierung. Die denaturierten Molkenproteine aggregieren an der Oberfläche der Casein-mizelle und schließen dadurch Serum ein. Dieser Vorgang erhöht die Käseausbeute, da einer-seits physiologisch hochwertige Molkenproteine und andererseits das durch sie eingeschlos-sene Serum mit in die Käsematrix integriert werden. Ist es einerseits erwünscht, den Molken-proteingehalt im Käse durch Vorerhitzung zu erhöhen, andererseits die Trockenmasse nicht zu verändern, kann durch geeignete Veränderung von Prozessparametern das zusätzlich gebundene Serum wieder entfernt werden. Wie die Untersuchungen aus dem Modellsystem zeigten, ist durch eine Temperaturerhöhung ein größerer Effekt zu erzielen als durch eine geringere Kantenlänge der geschnittenen Labwürfel.

Einfluss verschiedener Zucker auf das Denaturierungsverhalten von Molkenproteinen Influence of different sugars on the denaturation of whey protein Huß, M.; Schlosser, H.; Spiegel, T.

Der Lactosegehalt bestimmt wesentlich das Denaturierungs- und Aggregationsverhalten der Molkenproteine. In der Diplomarbeit von Herbert Schlosser wurde der Frage nachgegangen, bei welchem Herstellungsschritt von Molkenkonzentraten die Lactose ihren Einfluss gewinnt und inwieweit andere, zugegebene Zucker, einen Einfluss ausüben.

Ausgangsmaterial waren ein lactosereiches Molkenpulver (56,3 %), bei dem die Lactose wäh-rend des Herstellungsprozesses „Eindampfen, Ultrafiltrieren und Sprühtrocknen“ vorhanden war und ein lactosearmes Molkenpulver (7,8 %), bei dem die Lactose nach dem Eindampfen durch Diafiltrieren mittels Ultrafiltration ausgewaschen wurde und somit beim Sprühtrocknen


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nur noch zu einem geringen Anteil vorlag. Dem lactosearmen Molkenpulver wurde nach der Rekonstitution mit Wasser auf einen einheitlichen Proteingehalt von 10 % wahlweise Lactose, Saccharose, Galactose oder Glucose zugesetzt. Die Zusatzmenge der Monosaccharide wurde gegenüber der Zugabe von Disacchariden um die Hälfte reduziert, so dass ein konstantes stöchiometrisches Verhältnis zwischen Zuckern und Molkenproteinen für mögliche Maillard-Reaktionen gegeben war. Der pH-Wert wurde auf 6,7 eingestellt, das Calcium/Protein-Verhältnis auf 1:30.

Abb.: Unterschiedliche Herstellungsweise von Molkenproteinlösungen

Die Erhitzung der Molkenproteinlösungen erfolgte in einem einstufigen Schabewärme-tauscher bei 80 °C mit einer Heißhaltung von bis zu 90 min und einer konstanten repräsen-tativen Scherrate von 630 s-1 (Drehzahl 1200 min-1). Die Denaturierungsgrade, die mittels HPLC nach einer Fällung bei 4,6 ermittelt wurden, zeigen, dass die originär im Molkenpulver vorhandene Lactose eine starke Hemmung der Denaturierung bewirkt. Die Steigerung der Denaturierung mit zunehmender Erhitzungszeit ist gering und selbst nach 90 Minuten sind erst knapp 80 % des β-Lactoglobulins denaturiert. Dagegen steigt der Denaturierungsgrad der Molkenproteine in den Produkten mit zugesetztem Zucker mit zunehmender Heißhaltezeit sehr stark an. Nach ca. 2 Minuten sind bereits 80 % des β-Lactoglobulins denaturiert. Die Art und Menge der zugesetzten Zucker spielt dabei keine Rolle.

Die Frage war nun, ob Vorstufen der Maillard-Reaktion, die während des Sprühtrocknens unter Anwesenheit von Lactose entstehen, für eine Hemmung der Molkenproteindenatu-rierung verantwortlich sein könnten. Da die Maillard-Reaktion bei geringer Wasseraktivität (aw = 0,6 - 0,7) in hohem Maße verstärkt wird, zeigen Milchpulver und andere getrocknete


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Produkte, auch wenn sie unter milden Erhitzungsbedingungen hergestellt wurden, 5- bis 10-mal höhere Furosingehalte als in anderen, gering-wärmebehandelten Molkereiprodukten. Es wurden deshalb nach einer Säurehydrolyse am Lehrstuhl für Chemie der Biopolymere Furo-sin-Untersuchungen durchgeführt, um eine kovalente Bindung von Zuckern an die Lysinreste der Molkenproteine nachzuweisen. Die Ergebnisse zeigten jedoch, dass sowohl beim lactose-reichen wie auch beim lactosearmen Produkt die Furosingehalte durch die Sprühtrocknung (Austrittstemperatur 80 °C) gleichermaßen stark anstiegen (> 400 mg/100g Protein). Offen-sichtlich reichte der geringe Lactosegehalt von ca. 8 % aus, um die Lysinreste in gleichem Umfang zu blockieren wie ein hoher Lactosegehalt von > 50 %.

Ein inhibierender Effekt auf die Molkenproteindenaturierung durch eine kovalente Zucker-anlagerung kann somit ausgeschlossen werden. Möglicherweise können aber in der Folge der Maillard-Reaktion entstehende Produkte, wie Dicarbonylverbindungen, eine Rolle spielen. Zur Klärung des Einflusses von Zuckern auf die Denaturierung von Molkenproteinen sind weitere interdisziplinäre Untersuchungen notwendig.

Abb.: Denaturierung von β-Lg in Molkenkonzentraten mit unterschiedlichen Zucker-zusätzen

Dank: Wir danken Herrn Leb.-Chem. Uwe Schwarzenbolz vom Lehrstuhl für Chemie der Biopolymere für Beratungen zur Probenaufbereitung und für die Durchführung von Furosin-analysen.

Steigerung der Caseinreinheit durch Einsatz der kontinuierlichen Diafiltration Increasing of the casein purity by means of continuous diafiltration Kersten, M.; Knapp, S.

Durch Konzentrieren einer Magermilch mit einer Mikrofiltrationsmembran (Trenngrenze 0,1 µm) kann das Verhältnis der Caseine zu den Molkenproteinen (CMV) zu Gunsten der Caseine verändert werden. Der maximal mögliche Konzentrierungsgrad von vier bis fünf wird

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13,5 % Lactose aus Pulver

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durch die stark zunehmende Viskosität des Konzentrats limitiert. Das Resultat ist ein maximal erreichbares CMV von 15. Der Caseinanteil am Gesamtprotein beträgt umgerechnet etwa 94 %. Bei einer Reihe von Anwendungen wäre es wünschenswert, wenn sich das CMV noch weiter steigern ließe. Aus diesem Grund wurde ein Verfahren entwickelt, bei dem kontinu-ierlich Molkenproteine dem Prozess entzogen werden (Abb. 1).

CaseinMF-Permeat

KonzentratMolkenproteine

UF-PermeatMagermilch

UltrafiltrationMikrofiltration

Diafiltration mit UF-Permeat

CaseinMF-Permeat

VE-WasserMagermilch

Mikrofiltration

Diafiltration mit vollenthärtetem Wasser

Abb. 1: Prinzip der kontinuierlichen Diafiltration

Es handelt sich um eine kontinuierliche Diafiltration, die sowohl mit vollenthärtetem Wasser als auch mit Ultrafiltrationspermeat betrieben werden kann. Beim Waschmedium Wasser werden außer den Caseinen sämtliche Milchinhaltsstoffe reduziert. Der Anteil der Proteine an der Trockenmasse wird dadurch deutlich gesteigert. Das gewonnene Produkt könnte in Form eines Zusatzstoffes bei anderen Lebensmitteln eingesetzt werden. Eine nachfolgende Fermentation des reinen Zusatzstoffes wäre allerdings nicht möglich, da dem Produkt eben-falls die Lactose entzogen wurde. Für diesen Anwendungsfall bietet sich die Diafiltration mit Ultrafiltrationspermeat an. Dabei wird das anfallende Mikrofiltrationspermeat ultrafiltriert. Bei diesem Verfahrensschritt werden dem Produkt die Molkenproteine entzogen und können als Konzentrat anderen Produkten als Ausgangs- oder Zusatzstoff dienen. Das gewonnene Ultrafiltrationspermeat wird dem Mikrofiltrationsprozess zugeführt, so dass sich bei diesem Verfahren nur die Konzentration der Molkenproteine ändert. Eine anschließende Fermen-tation ist deshalb möglich.

Ziel der Untersuchung war es, die Filtrationseigenschaften der Mikrofiltrationsmembran in Abhängigkeit von den Waschmedien zu ermitteln. Als Parameter dienten der Flux und das CMV. Insgesamt wurde das Medium Magermilch fünfmal gewaschen. Ein Waschschritt ent-spricht dabei der zugesetzten Menge an Permeat bzw. Wasser, die mit der eingesetzten Produktmenge identisch ist.

Wird Wasser als Waschmedium eingesetzt, so erhöht sich der Flux mit zunehmendem Waschschritt von 75 auf 120 l/(hm²) nach ungefähr 3,5 Waschschritten. Danach erfolgt eine Abnahme auf 100 l/(hm²). Dieses Verhalten lässt sich zum einen mit der Reduzierung der Permeatviskosität und zum anderen mit Veränderungen der Deckschichtstruktur erklären. Bei dem Waschmedium Ultrafiltrationspermeat konnte dagegen über sämtliche Waschschritte keine Veränderung des Fluxes beobachtet werden. In diesem Fall scheint es, dass eine Redu-zierung der Molkenproteine keine Auswirkungen auf den Flux hat. Das Casein-Molken-protein-Verhältnis wird über den gesamten Prozess kontinuierlich gesteigert (Abb. 2).


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Eine frische, pasteurisierte Magermilch besitzt ein CMV von 5 bis 6. Wird mit dem Medium Ultrafiltrationspermeat diafiltriert, so ist bei einer logarithmischen Auftragung ein lineares Verhalten zu erkennen (Abb.2). Nach fünf Waschschritten liegt das Verhältnis bei 200. Dies entspricht einem Caseinanteil am Gesamtprotein von über 99,5 %. Wird Magermilch mit Wasser gewaschen, so wird am Ende der Diafiltration ein Caseinanteil von etwa 97 % am Gesamtprotein erhalten.

100

101

102

103

0 1 2 3 4 5Waschschritte [-]

CM

V

[-

]Vo

rlauf

808590

95

99

99,9

98

Ant

eil C

asei

n am

Pro

tein

[%]Mikrofiltration

Magermilch = 55 °Cp = 40 kPa = 150 Pa

�

�

�TM

w

UF-Permeat

Wasser

Abb. 2: Einfluss der Waschschritte und der eingesetzten Medien auf das CMV

Der Anteil an Caseinen am Protein kann durch den Einsatz der kontinuierlichen Diafiltration in Abhängigkeit des Waschmediums gesteigert werden. Wird die Magermilch mit Ultrafiltra-tionspermeat diafiltriert, so zeichnet sich der Prozess durch einen konstanten Flux und eine gleichbleibende Reduktion der Molkenproteine über sämtliche Waschschritte aus. Das Resultat ist ein sehr hohes CMV. Soll der Anteil der Caseine am Gesamtprotein und an der Trockenmasse erhöht werden, dann ist eine Diafiltration mit Wasser einzusetzen. Bei diesem Prozess ist der Flux auf einem höheren Niveau. Die Molkenproteine können aber nicht in dem Maße entfernt werden, wie es beim Ultrafiltrationspermeat der Fall war.

Verfahrenstechnische und technologische Einflüsse auf die Eiskristallisation im Eiskremfreezer und in gefrorenen Milchdessertprodukten (AiF-FV 11201 N) Effect of process parameters and technological variations on the ice crystallization in the ice cream freezer and frozen dairy desserts Koxholt, M.

Die Qualität von gefrorenen Milchdessertprodukten wird wesentlich durch die Eiskristall-größenverteilung bestimmt. Die physikalisch-chemischen Gesetzmäßigkeiten der Eiskristalli-sation generell und in Verbindung mit gefrorenen Lebensmitteln wurden in einer Vielzahl von Arbeiten aufgedeckt. Es bleibt jedoch die Frage offen, wie sich die Eiskristallgrößenvertei-


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lung beim Herstellungsprozess von Eiskrem ausbildet. Zurückführen lässt sich der bisher nicht untersuchte Ablauf der Kristallisation bei der Speiseeisherstellung auf die unbekannten verfahrenstechnischen Parameter im Gefrierzylinder. Die zu bestimmenden Einflussfaktoren hinsichtlich der Kristallisation im Freezer sind Temperatur-, Vermischungs- sowie Strömungsverhältnisse, Abschabeintervalle, Freezergeometrie und Schlägerdrehfrequenz. Unter technologischen Gesichtspunkten sind die bislang unbekannten möglichen Einflüsse der Wasserbindung im Produkt auf die Eiskristallgrößen von besonderem Interesse. Eine Möglichkeit der Einflussnahme auf die Wasserbindung bietet sich durch den Einsatz von Proteinstrukturen, über die bereits zahlreiche Erkenntnisse im ungefrorenen Zustand vorhan-den sind. Des Weiteren sollen Einflüsse einer Schaumstruktur auf die Kristallisationsvor-gänge erforscht werden. Die so gewonnenen Erkenntnisse sollen auf Milchdesserts, die erst im verpackten Zustand eingefroren werden, übertragen werden.

Zum Erfassen der verfahrenstechnischen Parameter wurde ein Eiskremfreezer aus Original-teilen eines Gelmark 80 Freezers (Fa. Tetra Laval Hoyer) nachgebaut. Als Kälteanlage wurde ein Kryostat mit Umwälzpumpe verwendet, in dem Methanol der Kälteträger ist. Dies bietet im Vergleich zur Originalanlage mit verdampfendem Kältemittel die Möglichkeit eines konstanten Kälteträgermassenstroms. Zudem wurden in die Innenwand des Doppelzylinders in verschiedene Tiefen Thermoelemente eingebaut, um über den Temperaturgradienten in der Wand die produktseitige Wandtemperatur sowie den Wärmeübergang zu bestimmen. Die ermittelten produktseitigen Wandtemperaturen lagen im Bereich von -5 °C und -20 °C. Somit ist eine Glasbildung an der Freezerwand auszuschließen. Wie die durchgeführten Freezer-simulationsversuche bestätigen, kann vielmehr von der Ausbildung einer polykristallinen Struktur ausgegangen werden. Die Berechnungen des produktseitigen Wärmeübergangs-koeffizienten ergaben Werte um die 5000 W/m2K. Damit eine optimale Ausgangsstruktur im Eiskremfreezer erzielt wird, sind ein hoher Wärmefluss, möglichst tiefe Temperaturen und eine kurze Verweilzeit anzustreben. Um trotz kurzer Verweilzeiten eine feindisperse Luft-blasenstruktur zu erhalten, ist ein Voraufschäumen des Eiskremmixes nötig.

Es konnte gezeigt werden, dass sich im Eiskremfreezer eine polykristalline Struktur mit win-zigen Kristallen ausbildet. Veränderungen der Größen treten auf, da die Kristalle nicht im thermodynamischen Gleichgewicht vorliegen. Modelluntersuchungen an Eiskremmix, in dem durch Gefrieren in flüssigem Stickstoff kleinste Kristalle erzeugt wurden, verdeutlichten diese Instabilität der neu gebildeten Eiskristalle. Schon nach wenigen Minuten bei Temperaturen größer –10 °C nehmen die Kristalle Größen an, die denen der im Freezer hergestellten Eis-krem entsprechen. Somit ist die Rekristallisation bereits im Anfangsstadium der Kristalli-sation der bestimmende Mechanismus. Die Rekristallisation der Eiskristalle nach Austritt der Eiskrem aus dem Freezer konnte mathematisch für den Temperaturbereich zwischen dem Gefrierpunkt und -8 °C beschrieben werden. Die aus einem Arrheniusansatz ermittelte Akti-vierungsenergie liegt bei 225 kJ/mol. Dies kennzeichnet die hohe Temperaturabhängigkeit der Rekristallisation und weist darauf hin, dass die Rekristallisation nicht durch Diffusion, son-dern durch Reaktionen an der Kristalloberfläche bestimmt wird.

Eine Änderung der Mixtrockenmasse durch Entzug oder Hinzufügen von Wasser beeinflusst den Gefrierpunkt und die ausgefrorene Wassermenge. Trotz unterschiedlicher Gefrierpunkte der Eiskremmischungen ergaben die Untersuchungen, dass bei konstanter Temperatur die Geschwindigkeit der Umkristallisation im beobachteten kritischen Wachstumsbereich gleich


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ist. Analoge Beobachtungen wurden bei Gefrierpunktsänderung mittels Saccharosezugabe gemacht. Trotz der Verschiebung des Gefrierpunktes um 3,3 °C war bei gleicher Temperatur kein verändertes Wachstum der Kristalle oberhalb -8 °C festzustellen. Die Zugabe von Poly-ethylenglycol zum Eismix ergab trotz elffach höherer Mixviskosität keinen Einfluss auf die Rekristallisation. Dies bestätigt die Ergebnisse der kinetischen Untersuchungen. Auch die Variation von Fettgehalt und Overrun blieb ohne Auswirkung auf die Eiskristallisations-prozesse. Der Einsatz von thermisch vorbehandelten Molkenprodukten resultierte im Wesent-lichen nicht in veränderten Eiskristallgrößen. Lediglich nach "heat shocks" führten partiku-lierte Molkenproteine zu signifikant größeren Eiskristallen.

Beim Einfrieren von Milchdessertprodukten erwies sich die Trockenmasse als der entschei-dende Einflussparameter hinsichtlich der Eiskristallgrößen. Mit zunehmender Trockenmasse werden kleinere Eiskristalle erzielt. Des Weiteren werden die Eiskristallgrößen durch die Stabilisatorauswahl beeinflusst. Overrun und pH-Wert haben dagegen keinen Einfluss. Der Einsatz von partikulierten Molkenproteinen hatte keinen Effekt auf die Eiskristallgröße.

Mit der vorliegenden Arbeit gelang es, die für die Eiskristallisation wesentlichen Mechanis-men beim Herstellungsprozess aufzuzeigen. Die Ergebnisse ermöglichen es, die Eiskristalli-sationsprozesse im Freezer besser zu verstehen und empirisch gewonnene Erkenntnisse zu erklären. Zudem konnten basierend auf den durchgeführten verfahrenstechnischen Unter-suchungen Möglichkeiten aufgezeigt werden, wie sowohl der traditionelle Freezer optimiert werden kann als auch innovative Freezertechnologien und -konzeptionen aussehen könnten. Für die Eiskremhersteller sind somit Einflussmöglichkeiten gegeben, die den unerwünschten grobkörnigen Eiskristallstrukturen in Eiskrem entgegenwirken.

Die Untersuchungen hinsichtlich gefrorener Milchdessertprodukte liefern den Herstellern erste grundlegende Informationen zur Eiskristallisation und deren Einflussparametern. Darauf aufbauend können Hersteller von Milchdesserts neue Kühl-Gefrier-Desserts entwickeln und so den innovativen Marktanforderungen gerecht werden.

Dank: Dieses Vorhaben wurde aus Mitteln der industriellen Gemeinschaftsforschung (Bun-desministerium für Wirtschaft und Technologie / BMWi/AiF) über den Forschungskreis der Ernährungsindustrie e.V. (FEI) gefördert. Projekt-Nr.: AiF-FV 11201 N

Einfluss der relativen Luftfeuchte auf die Hitzeinaktivierung von Pilz-Sporen - Reaktionskinetische Beschreibung und Anwendung beim Entkeimen von Packmitteln Influence of relative humidity on the heat inactivation of mould spores – Reaction kinetics and application for decontamination of packaging materials Meier, J., Knapp, S. (Zusammenfassung der Dissertation von J. Meier)

Für die mikrobiologische Stabilität “keimarmer“ und/oder saurer Lebensmittel ist vor allem die Inaktivierung von Schimmelpilzen und Hefen sowohl im Produkt selbst als auch auf dem Packmittel entscheidend. Während das Absterbeverhalten dieser Mikroorganismen beim Ein-wirken von Hitze in Füllgütern unterschiedlicher Zusammensetzung häufig untersucht wurde, liegen nur wenige Angaben zur thermischen Abtötung von Schimmelpilzen und Hefen bei der Packmittelentkeimung vor. In dieser Arbeit wurden daher formalkinetische Kenngrößen zur Hitzeresistenz von Pilz-Sporen unter dem Einfluss der relativen Luftfeuchte bestimmt. Des


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Weiteren wurden an einer Pilotanlage mit kurzen Behandlungszeiten, wie sie in der indust-riellen Praxis üblich sind, Möglichkeiten zur thermischen Abtötung dieser Keimgruppe auf Packmitteloberflächen untersucht und die Ergebnisse mit den formalkinetischen Daten über-prüft. Als praxisrelevante Vertreter wurden Aspergillus niger, Humicola fuscoatra, Neosar-torya fischeri var. glabra und Saccharomyces cerevisiae ausgewählt.

Die Versuche zur Hitzeinaktivierung bei variierter Feuchte wurden mit zuvor auf Oberflächen fixierten Mikroorganismen durchgeführt. Als Suspensionsmedium diente destilliertes Wasser, so dass die Keime nicht in Substrat eingebettet antrockneten. Dadurch wurden zusätzliche vom Substrat ausgehende Einflüsse auf die Hitzeresistenz ausgeschlossen. Es zeigte sich, dass je nach Mikroorganismenart ein unterschiedlich hoher Rückgang der Lebendkeimzahl beim Antrocknen und Trockenlagern auftritt. Bei Konidiosporen von A. niger und dem vegetativen Bakterium Micrococcus luteus blieb die Viabilität über eine Lagerdauer von 100 Stunden hinweg vollständig erhalten. Dagegen war bei den Asci von S. cerevisiae im gleichen Zeit-raum eine Keimzahlreduktion um knapp 1 Zehnerpotenz zu beobachten, bei vegetativen S. cerevisiae-Zellen und Chlamydosporen von H. fuscoatra um 1 bis 2 Zehnerpotenzen. Mineralsalzhaltige Suspensionsmedien führten in der Regel zu höheren Keimzahlverlusten. Am Beispiel von A. niger-Konidiosporen wurde gezeigt, dass insbesondere Calcium letal wirkt. Gegenüber schnellem Antrocknen reagierten die getesteten Keime im allgemeinen sen-sibler, wobei der Rückgang der Lebendkeimzahl v. a. bei den Chlamydosporen von H. fusco-atra stark ausgeprägt war.

Der Einfluss der relativen Luftfeuchte auf die thermische Inaktivierung von Schimmelpilzen und Hefen wurde mit Hilfe der von PFEIFER [1992] aufgebauten Erhitzungsapparatur unter-sucht. Dazu wurden auf Keimträgern aus Cr-Ni-Stahl immobilisierte Mikroorganismen-Proben bei relativen Luftfeuchten von 1 % ≤ ϕ < 100 % behandelt. Für ϕ = 100 % erfolgte die Erhitzung der Mikroorganismen, suspendiert in destilliertem Wasser, in verschraubten Edel-stahlröhrchen.

Das Absterbeverhalten der detailliert untersuchten A. niger-Konidiosporen, H. fuscoatra- Chlamydosporen und S. cerevisiae-Asci konnte nach einer Anfangsphase, in der sich das Temperatur- und Feuchtegleichgewicht einstellt, als Reaktion 1. Ordnung beschrieben werden.

Es ergaben sich zwei Feuchtebereiche mit unterschiedlicher Temperaturabhängigkeit der Abtötungsreaktion. Im Gebiet hoher Feuchte mit ϕ ≥ 50 % wurden große Aktivierungsener-gien (290 kJ/mol-1 ≤ Ea ≤ 420 kJ/mol-1) ermittelt, die auf Proteindenaturierungen als letale Ursache schließen lassen. Bei niedrigen Feuchten mit ϕ ≤ 5 % sind die Aktivierungsenergien kleiner, die Größenordnung (170 kJ/mol-1 ≤ Ea ≤ 240 kJ/mol-1) deutet auf chemische Reak-tionen als für den Zelltod verantwortlichen Mechanismus hin.

Bei allen getesteten Pilz-Sporen wurde mit abnehmender Feuchte des Erhitzungsmediums eine stetige Zunahme der Resistenz festgestellt. Ein Resistenzmaximum bei mittleren Feuch-ten, wie es für bakterielle Sporen typisch ist, liegt somit nicht vor. Die höchste thermische Widerstandsfähigkeit zeigten H. fuscoatra-Chlamydosporen und N. fischeri var. glabra-Ascosporen, gefolgt von S. cerevisiae-Asci. Am wenigsten resistent waren A. niger-Konidio-sporen.


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Für die Versuche zur thermischen Packmittelentkeimung wurde eine Pilotanlage aufgebaut, mit der über ein Kettenlaufwerk taktweise definierte Behandlungszeiten eingestellt werden konnten.

Die Experimente mit Heißluft und Infrarotbestrahlung zeigten, dass das Absterbeverhalten der auf den Oberflächen der Packmittel sorbierten Keime von der dort gegebenen Temperatur bestimmt ist. Mit Heißluft als Wärmeüberträger ist auf Materialien mit geringer Temperatur-leitfähigkeit wie Polytetrafluorethylen (PTFE) eine höhere Aufheizrate zu beobachten, da die zugeführte Wärme langsamer in das Körperinnere abgeleitet wird als bei den ebenfalls getes-teten Werkstoffen Glas und Cr-Ni-Stahl. Damit verknüpft ist eine stärkere Keimreduktion bei gleicher Erhitzungszeit. Mit infrarotem Licht konnten heißsiegellackierte Aluminiumdeckel rascher entkeimt werden, wenn diese einen hohen Absorptionsgrad im Spektralbereich des eingesetzten Infrarotstrahlers aufwiesen. Bei einer Strahlertemperatur von ϑ = 600 °C und einem Abstand Strahler - Platine von s = 1,5 cm war sowohl auf gegen Polypropylen als auch auf gegen Polystyrol siegelbaren Deckeln eine vollständige Abtötung inklusive der besonders thermostabilen bakteriellen Sporen von B. subtilis var. niger innerhalb von 2 bis 3 s ohne Materialschädigung möglich. Für beide trockenthermische Verfahren ließ sich die Inaktivie-rung der getesteten Pilze näherungsweise mit den bei ϕ = 1 % ermittelten formalkinetischen Daten beschreiben. Die Sorption der Mikroorganismen an verschiedene Werkstoffoberflächen beeinflusste die Resistenz nicht.

Die entkeimende Wirkung von kondensierenden Luft-Wasserdampf-Gemischen nahm, wie am Beispiel von Cr-Ni-Stahlblech und Polypropylen-Platinen gezeigt wurde, mit steigendem Feuchtegehalt des Erhitzungsmediums zu, da sich die Aufheizrate der Oberflächen erhöhte. Wurde durch Vorwärmen der Packmittel über die Taupunktstemperatur hinaus die Konden-sation unterbunden, nahm der Entkeimungseffekt für S. cerevisiae und M. luteus ab. Während bei der Kondensation ein Klima von ϕ = 100 % wirksam ist, führt die bei Nicht-Kondensation herabgesetzte Feuchte zu einem reduzierten Inaktivierungseffekt, der auch durch die mit der Vorwärmung gegebenen erhöhten Temperaturen nicht ausgeglichen wird.

Für Untersuchungen zur Effektivität einer UV-Bestrahlung von Packmitteloberflächen wurde mit einem Hochdruckstrahler gearbeitet. Die Packmittel wurden taktweise in 2 cm Abstand unter dem Strahler vorbeigeführt, woraus sich eine Intensität von etwa 350 mW/cm2 (250 - 260 nm) ergab. A. niger-Konidiosporen und H. fuscoatra-Chlamydosporen waren erheblich UV-resistenter als bakterielle Sporen von B. subtilis var. niger. Weniger resistent zeigten sich Asci von S. cerevisiae und vegetative Zellen von M. luteus. Die Wirksamkeit der UV-Bestrahlung war bei der Becherentkeimung geringer als bei der Behandlung flacher Folien. Darüber hinaus nahm der Inaktivierungseffekt mit zunehmender Bechertiefe bzw. -innenfläche ab. Die UV-Energie verteilt sich dabei auf größere Flächen, so dass die effektive Bestrahlungsstärke sinkt. Am Beispiel eines 200 ml-Polystyrol-Bechers wurde überprüft, ob bestimmte Becherpartien weniger stark entkeimt werden. Dies war nicht der Fall. Bei über die Raumluft kontaminierten Kunststoffbechern wurde eine gegenüber künstlich infizierten Bechern erheblich reduzierte Inaktivierung festgestellt. Dies wird auf einen Abschattungs-effekt zurückgeführt, der von Staubpartikeln ausgeht, die zusammen mit Mikroorganismen aus der Luft auf die Packmittel sedimentieren. Durch eine kombinierte Hitze-/UV-C-Behandlung konnten Nachteile des UV-Strahlers beim Entkeimen von Packmitteln ausge-glichen werden.


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Eine Studie zur Verkeimung vorgefertigter 150 ml-Polystyrolbecher ergab, dass diese mit einer Unsterilitätsquote von etwa 3 % und unter 10 KBE/m2 Innenfläche sehr keimarm produ-ziert werden können. Untersucht wurden insgesamt 450 Becher eines Herstellers. Zusammen mit den Ergebnissen zur Effektivität einzelner Verfahren der Packmittelentkeimung wird damit eine gezielte Anlagenauslegung ermöglicht.

Hochdruckbehandlung von Milch – Untersuchungen zur Inaktivierung von Mikroorga-nismen und Enzymen und deren kinetische Beschreibung High pressure treatment of milk – Inactivation kinetics of microorganisms and enzymes Rademacher, B.; Borst, G. (Zusammenfassung der Dissertation von B. Rademacher)

Die hydrostatische Hochdruckbehandlung von Milch stellt die technologische Basis für inno-vative Lebensmittel dar. Sollen diese Produkte ohne zusätzlichen thermischen Prozessschritt hergestellt werden, muss durch die Druckbehandlung die mikrobiologische Sicherheit des Produktes, entsprechend einer Pasteurisierung durch Erhitzen, gewährleistet sein.

Das Ziel der Arbeit war es, für die Hochdruckbehandlung von Milchprodukten die Prozess-parameter Druck und Haltezeit zu ermitteln, deren Anwendung zu mikrobiologisch sicheren Produkten führt. Dazu wurden im experimentellen Teil der Arbeit vier Aspekte berücksich-tigt: Pathogene Keime in Milch sollen durch die Behandlung sicher abgetötet werden. Dar-über hinaus soll die Behandlung dem Produkt eine Haltbarkeit verleihen, die einem thermisch pasteurisierten Milchprodukt vergleichbar ist. Des Weiteren ergeben sich milieubedingte Ein-flüsse auf die Inaktivierungsreaktion, die an Hand nicht-pathogener Modellkeime beschrieben werden. Schließlich wurde zum Nachweis einer ausreichenden Hochdruckbehandlung die Eignung ausgewählter milcheigener Enzyme als „Prozessmarker“ bewertet.

Die Druckbehandlungen wurden in zwei Hochdruck-Versuchsanlagen durchgeführt. Für kinetische Untersuchungen wurde eine aus 10 Autoklaven mit je 32 ml Volumen bestehende Laboranlage verwendet. Eine größere Pilotanlage mit einem Druckbehälter von 200 ml wurde für das Herstellen von Produkten und die Behandlung von pathogenen Keimen eingesetzt. Im methodischen Teil der Arbeit wurden beide Versuchsanlagen hinsichtlich ihres Druck- und Temperaturverhaltens charakterisiert. Die Standardtemperatur der Untersuchungen betrug 20 °C. Zum einen war nach der Literaturauswertung bei dieser Temperatur die größte Druck-resistenz zu erwarten, zum anderen wurden thermische Inaktivierungseffekte während der Druckbehandlung ausgeschlossen. Die Inaktivierung der Mikroorganismen wurde durch Lebendkeimzahlbestimmung mit dem KOCHschen Plattengussverfahren ermittelt. Die Ergeb-nisse wurden formalkinetisch ausgewertet, um Daten zu erhalten, mit denen die Wirkungen nicht untersuchter Parameterkombinationen näherungsweise zu berechnen sind und die es erlauben, druckinduzierte mikrobiologische und chemische Effekte zu vergleichen.

Der Einfluss der Prozessparameter Druck und Haltezeit auf die Abtötungskinetik von Mikroorganismen wurde an Hand der nicht-pathogenen Modellkeime Escherichia coli, Listeria innocua, Micrococcus luteus und Pseudomonas fluorescens in UHT-Vollmilch unter-sucht und formalkinetisch beschrieben. Für die untersuchten Keimarten ergab sich im experi-mentellen Bereich von 6 Log-Einheiten Abtötung in allen Fällen eine Reaktion 1. Ordnung und Aktivierungsvolumina von –24 bis -75 ml/mol. Der zusätzliche Abtötungseffekt der


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Druckaufbau- und Entspannungsphase konnte mit den formalkinetischen Daten berechnet werden. Für die Temperaturabhängigkeit der Druckinaktivierung wurde für E. coli im Tempe-raturbereich von 20 bis 50 °C eine Aktivierungsenergie von 79 kJ/mol bei 400 MPa und für M. luteus im Bereich von 10 bis 50 °C von 51 kJ/mol bei 500 MPa bestimmt. In beiden Fällen liegen die unter Druck ermittelten Aktivierungsenergien deutlich unter den Werten, die für die thermische Inaktivierung gefunden wurden. Durch parallele Keimzahlbestimmung auf einem Voll- und einem Selektivmedium sowie durch Aufnahme von Wachstumskurven druck-behandelter Zellen wurde nachgewiesen, dass durch die Druckeinwirkung eine subletale Schädigung der überlebenden Zellen auftritt, deren Ausmaß von Druckhöhe und Druckhalte-zeit abhängig ist.

Der Einfluss der Milieubedingungen auf die Abtötungskinetik wurde durch gezielte Varia-tion des pH-Wertes sowie der Konzentration einzelner Inhaltsstoffe ermittelt. Die Abhängig-keit der Inaktivierungsreaktion vom pH-Wert ließ sich für E. coli und M. luteus in einem Bereich von pH 4,6 bis 8,5 durch eine quadratische Funktion mit einem Stabilitätsmaximum bei pH 8,0 näherungsweise beschreiben. Im Produkt in höheren Konzentrationen enthaltene niedermolekulare Inhaltsstoffe verzögern die Inaktivierungsreaktion. Jedoch wird bei gleichem aW-Wert die Abtötung von E. coli durch Saccharose stärker als durch Glucose und durch Zucker stärker als durch NaCl inhibiert. Somit ist der aW-Wert nicht die geeignete Größe, um den Einfluss von verschiedenen Inhaltsstoffen auf die Inaktivierungsreaktion vegetativer Mikroorganismen zu beschreiben. Keinen Einfluss auf die Abtötung von E. coli in Milchprodukten hatten der Proteingehalt sowie emulgiertes Fett in einer Konzentration von 1,5 bis 30 %, wenn die Zellen in der Serumphase suspendiert waren.

Versuche zur Inaktivierung von Endosporen von Bacillus cereus und Bacillus subtilis var. niger in Milch zeigten, dass die bei 20 °C allgemein hohe Druckresistenz von Sporen in Milch ebenfalls besteht und ihre Inaktivierung daher eine spezielle Prozessstrategie erfordert. Ein Inaktivierungseffekt von 4 Log-Einheiten wurde mit einer Behandlung von 200 oder 700 MPa in 30 min bei 50 °C für B. cereus-Sporen, nicht aber für diejenigen von B. subtilis var. niger erzielt. Diese Sporen wurden durch mehrere Zyklen einer zweistufigen Druckbehandlung mit einer Keimungsphase bei niedrigem Druck (65 MPa, 60 min) und einer Inaktivierungsphase bei höherem Druck (400 MPa, 30 min) um 4 Log-Einheiten inaktiviert.

Die sichere Abtötung von pathogenen Keimen ist das primäre Ziel eines Pasteurisations-verfahrens. Als Basis für die Prozessauslegung wurden daher kinetische Daten zur Druck-resistenz der pathogenen Keime Escherichia coli O157:H7 NCTC 12079, Listeria monocyto-genes Scott A und Listeria monocytogenes NCTC 11994 in UHT-Milch ermittelt. Gleich-zeitig wurde die Eignung der nicht-pathogenen Stämme E. coli WS 1322 und Listeria innocua WS 2257 als Leitkeime für die pathogenen Arten überprüft. Die Inaktivierungskinetiken der beiden E. coli-Stämme sowie von L. monocytogenes NCTC 11994 und L. innocua ließen sich durch eine Reaktion 1. Ordnung beschreiben. Dagegen wiesen die Abtötungskurven von L. monocytogenes Scott A ein Tailing auf. In diesem Falle ergab eine Reaktionsordnung von 1,3 eine gute Annäherung der berechneten Inaktivierungskurve an die Messwerte. Der unter-suchte Stamm von L. innocua ist als Indikatorkeim für eine Druckbehandlung von L. monocytogenes wegen seiner geringeren Druckstabilität nicht geeignet. Dagegen ergab sich für die beiden E. coli-Stämme bei 20 °C eine gute Übereinstimmung der Druckresistenz im


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Bereich von 550 bis 700 MPa. In diesem Druckbereich kann der nicht-pathogene Stamm als biologischer Indikator für eine ausreichende Abtötung von E. coli O157:H7 dienen.

Untersuchungen zur Haltbarkeit von druckbehandelter Milch bei einer Lagertemperatur von 10 °C wurden mit Magermilch, Rohmilch und Rahm in einem Druckbereich von 300 bis 700 MPa und Haltezeiten von 0 bis 64 min durchgeführt. Als Grenzkriterium für die Halt-barkeit wurde das Unterschreiten eines pH-Wertes von 6,5 gewählt. Durch eine formalkine-tische Auswertung der Versuche ließen sich Druck/Zeit-Behandlungen ableiten, die zu einer definierten Haltbarkeit führen und in einem log t = f (p)-Diagramm eine Linie gleichen Effektes ergeben, auf die der Fettgehalt keinen Einfluss hat.

Als Maß für die Druckinaktivierung von milcheigenen Enzymen wurde die Restaktivität der Enzyme nach der Druckbehandlung von Rohmilch mit photometrischen Methoden bestimmt. Es ergab sich folgende Stabilitätsreihe gegenüber einer Druckbehandlung: Lacto-peroxidase > alkalische Phosphatase > γ-Glutamyltransferase > Phosphohexoseisomerase. Die Phosphohexoseisomerase wurde bereits nach einer Behandlung mit 500 MPa, 10 min und 20 °C nahezu vollständig inaktiviert, hingegen konnten für Lactoperoxidase keine kinetischen Daten ermittelt werden, da die Restaktivität des Enzyms nach einer Behandlung mit 800 MPa, 4 h und 60 °C mehr als 50 % betrug. Für Glutamyltransferase wurde im Druckbereich von 400 bis 800 MPa ein logarithmisch-lineares Inaktivierungsverhalten beobachtet. Dagegen ergab sich für alkalische Phosphatase eine Reaktionsordnung von 1,5, die möglicherweise auf eine unterschiedliche Druckstabilität der zwei existierenden Isoenzyme zurückzuführen ist. Der Einfluss der Temperatur auf die Inaktivierung von alkalischer Phosphatase und γ-Gluta-myltransferase war zwischen 5 und 40 °C klein.

Aus den gewonnenen formalkinetischen Daten für die Mikroorganismen- und Enzyminakti-vierung lassen sich Empfehlungen für einen Einsatz der Hochdrucktechnologie zum Her-stellen von hygienisch sicheren Milchprodukten ableiten. Als mikrobiologische Minimal-forderungen an ein „Druck-Pasteurisationsverfahren“ für Milch wird eine Haltbarkeit von 10 Tagen bei 10 °C und die Abtötung pathogener Keime um 7 Log-Einheiten definiert. Daraus ergeben sich in einem log t = f (p)-Arbeitsdiagramm Linien gleicher Effekte, die die untere Grenze der auszuwählenden Druck/Zeit-Prozessparameter darstellen. Der Vergleich zwischen chemischen und mikrobiologischen Effekten zeigt, dass das Enzym γ-Glutamyltransferase als Prozessindikator für eine unter hygienischen Aspekten ausreichende Druckbehandlung mit Drücken größer als 500 MPa bei 20 °C geeignet ist.

Herstellen von Käse aus UHT-erhitzter Milch Cheese manufacture from UHT-treated milk Schreiber, R.; Huber, P.

Ein Problem bei der traditionellen Käseherstellung von Schnitt- und Hartkäse ist die Spät-blähung, verursacht durch den anaeroben Sporenbildner Clostridium tyrobutyricum. Die feh-lerhaften Käse sind aufgebläht, zeigen eine ungewöhnliche Lochung und Risse. Zudem treten Geruchs- und Geschmacksdefekte durch die entstehende Buttersäure auf. In den meisten Käsereien wird die Spätblähung durch die Zugabe von Nitrat oder Lysozym zur Käsereimilch verhindert. Der Zusatz mikrobizider Stoffe ist jedoch beim Verbraucher unerwünscht. Als


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technologische Maßnahmen, um die Clostridiensporen zu entfernen, werden die Bakto-fugation oder die Mikrofiltration (0,8-1,8 µm) der Käsereimilch eingesetzt. Diese Maßnah-men ermöglichen es zwar, die Zahl der anaeroben Sporenbildner zu reduzieren, sie können diese jedoch nicht vollständig entfernen.

Eine mögliche Alternative, einerseits auf Zusatzstoffe in der Käsereimilch zu verzichten und andererseits die Sporenzahl ausreichend zu reduzieren, ist das Hocherhitzen bzw. Ultrahoch-erhitzen der Käsereimilch. Nach WEBER [1996] ist für eine ausreichende mikrobiologische Sicherheit in Bezug auf Spätblähung ein Abtötungseffekt um 4 Zehnerpotenzen ausreichend. Begrenzender Faktor für das Erhitzen von Käsereimilch ist jedoch die Denaturierung der Molkenproteine. Die denaturierten Molkenproteine blockieren die reaktive Oberfläche der Caseinmicelle und beeinträchtigen dadurch die Labgelbildung. Dies kann soweit führen, dass bei Denaturierungsgraden größer als 60 % in Magermilch keine Labgelbildung mehr möglich ist (s. Steffl, A.).

Das Ziel der Untersuchungen war es, Erhitzungsbedingungen für Käsereimilch zu definieren, die einerseits die Clostridiensporen inaktivieren und andererseits die Labgelbildung nur geringfügig beeinträchtigen. Um diese Anforderung zu erfüllen, wurden die Molkenproteine der Milch vor dem Erhitzen durch Diafiltration (MF 0,1 µm) mit UF-Permeat bei konstantem Caseingehalt von 3 % entfernt (s. Kersten, M. und Knapp, S.). Es wurden Caseinlösungen (3 % Casein) mit reduziertem Gehalt an Molkenproteinen (0,31 % bzw. 0,14 %) bzw. ohne Molkenproteine (0,02 % Molkenprotein) hergestellt und definiert erhitzt (� = 100-140 °C; t =

0-600 s). Die Labgelbildung wurde über die Gerinnungszeit (Gelograph) und die Festigkeit der Labgallerte (Texture Analyzer) beurteilt.

Es zeigte sich, dass die Labgelbildung umso stärker beeinträchtigt wird, je höher der Gehalt an denaturierten Molkenproteinen im erhitzten Retentat ist. Bereits bei einer Erhitzungstem-peratur von 100 °C und Haltezeiten von über 50 s konnte sich innerhalb der Messzeit von 60 min keine Labgallerte in dem MF-Retentat mit 3 % Casein und 0,31 % Molkenprotein ausbil-den. Wird jedoch der Molkenproteingehalt bei gleichem Caseingehalt auf 0,14 % reduziert, war die Festigkeit der Labgallerte zwar geringer (40 % verglichen mit der nicht erhitzten Probe), aber eine Gelbildung dennoch möglich. Ein Erhitzen der „reinen“ Caseinlösung (3 % Casein; 0,02 % Molkenprotein) zeigte, dass auch bei Abwesenheit von Molkenproteinen die Labgelbildung in der erhitzten Caseinlösung beeinträchtigt ist (s. Abb.). Die nachteiligen Auswirkungen auf die Labgelbildung sind dabei umso größer, je höher die Erhitzungstempe-ratur und je länger die Haltezeit ist. Dennoch vermindert ein Erhitzen auf 100 °C für 50 s die Festigkeit der Gallerte (F-60-Wert) bezogen auf die nicht erhitzte Probe (= relativer F-60-Wert) nur um etwa 20 %. Darüber hinaus konnten auf 140 °C erhitzte Proben selbst bei Haltezeiten von bis zu 100 s weiche Labgele ausbilden. Eine entsprechend erhitzte Probe mit 0,31 % Molkenprotein, die nach Erreichen der Temperatur (140 °C) sofort wieder gekühlt wurde, blieb hingegen flüssig.

Die Ergebnisse bestätigen bisherige praktische Erfahrungen und zum Teil diesbezügliche Untersuchungen, nach denen die denaturierten Molkenproteine die Labgelbildung signifikant beeinträchtigen. Darüber hinaus konnte gezeigt werden, dass auch „reine“ Lösungen von Caseinen, die bisher immer als sehr hitzestabil angesehen wurden, durchaus durch eine ther-mische Behandlung in ihrem Gelbildungsvermögen negativ beeinflusst werden. Demnach


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müssen beim Erhitzen neben der Molkenproteindenaturierung weitere Veränderungen in den Caseinlösungen auftreten, die dafür verantwortlich sind. Nach formalkinetischer Auswertung wurde für die Destabilisierung der Labgelbildung beim Erhitzen „reiner“ Caseinlösungen eine Aktivierungsenergie von etwa 100 kJ/mol ermittelt. Dies deutet auf chemische Verände-rungen, insbesondere hitzeinduzierte Veränderungen im Calciumgleichgewicht, hin.

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Abb.: Festigkeit von Labgallerten in Abhängigkeit der Erhitzungszeit bei verschiedenen Temperaturen (Produkt: MF-Retentat; 3 % Casein; 0,02 % Molkenprotein)

Mit den im Modellversuch ermittelten Ergebnissen zur Labgelbildung konnte gezeigt werden, dass auch eine UHT-Erhitzung von „Milch“ (3 % Casein; 0,02 % Molkenprotein) möglich ist, ohne die Labgelbildung signifikant zu beeinträchtigen. Dies wurde in einem Pilotversuch zur Käseherstellung aus UHT-erhitzter „Milch“ erfolgreich umgesetzt.

Weber, H. [1996]: Mikrobiologie der Lebensmittel – Milch und Milchprodukte. 1. Auflage, Behr`s Verlag, Hamburg

Thermische Denaturierung und Aggregation von Molkenproteinen in Ultrafiltrations-molkenkonzentraten – Reaktionskinetik und Partikulieren im Schabewärmetauscher – Thermal denaturation and aggregation of whey proteins in ultrafiltration whey concentrates – reaction kinetics and particulation in a scraped surface heat exchanger - Spiegel, T. (Zusammenfassung der Dissertation)

Die Kombination der hitzeinduzierten Aggregation der Molkenproteine mit einer intensiven Scherbeanspruchung ermöglicht es, Proteinpartikel im Größenbereich weniger Mikrometer herzustellen. Dieser Prozess wird als Partikulierung bezeichnet.

In der Arbeit wird dargelegt, wie Größe und Struktur der unter Schereinfluss gebildeten Proteinaggregate durch die Zusammensetzung der verwendeten Molkenproteinlösungen und


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die Prozessparameter beeinflusst werden. Eine hohe Ausbeute an Aggregaten setzt einen hohen Denaturierungsgrad der Molkenproteine voraus. Um die hierfür erforderlichen Tempe-ratur/Zeit-Kombinationen zu berechnen, wurden grundlegende Untersuchungen zur Reak-tionskinetik der Molkenproteindenaturierung durchgeführt.

Als Versuchsmedien dienten wässerige Molkenproteinlösungen. Diese wurden aus Pulvern mit unterschiedlichem Protein/Lactose-Verhältnis angesetzt, die mittels Eindampfung und Ultra- sowie Diafiltration von Labmolke und anschließendem Sprühtrocknen hergestellt worden waren. Durch Mischen der Pulver wurden Gesamtproteingehalte von 5, 10, 15 und 20 % (w/w) sowie Lactosegehalte zwischen 0,8 und 20 % (w/w) eingestellt. Eine Variation des pH-Wertes erfolgte zwischen pH 3,5 und pH 6,7 durch Zugabe von 1N HCl oder 1 N NaOH. Das Verhältnis von Calcium (Ca2+) zu Protein wurde in der Regel mittels Calcium-chlorid auf 1 : 30 (w/w) eingestellt. Zudem erfolgte eine Versuchsreihe, in der der Calcium-gehalt mittels Oxalatfällung deutlich reduziert wurde (Ca2+ : Protein = 1 : 200).

Für die reaktionskinetischen Untersuchungen wurden die Molkenproteinkonzentrate in Edel-stahlröhrchen bei Temperaturen zwischen 75 und 90 °C im Wasserbad und zwischen 100 und 120 °C in einem mit Dampf beheizten Druckbehälter erhitzt. Die angewandten Heißhalte-zeiten lagen im Bereich von 5 s bis 9 h. Als nicht denaturiert oder nativ wurden diejenigen Proteine bezeichnet, die bei pH 4,6 löslich waren. Der nach dieser Definition native Anteil einer Proteinfraktion wurde chromatographisch (RP-HPLC) bestimmt.

Die Hitze- und Scherbehandlung der Konzentrate erfolgte in einem einstufigen Schabe-wärmetauscher im Kreislaufbetrieb, in dem verschiedene Erhitzungstemperaturen, Heißhalte-zeiten und Scherintensitäten kombiniert wurden. Die Größe und der strukturelle Aufbau der erzeugten Aggregate wurden mittels Laserbeugung und Elektronenmikroskopie charakteri-siert sowie anhand der Viskosität, der Serumbindung und des sensorischen Eindrucks beur-teilt.

Die irreversible Denaturierung von β-Lactoglobulin (β-Lg) in den Ultrafiltrationsmolken-konzentraten ist formal als Reaktion der Ordnung n = 1,5 zu beschreiben. Entsprechend nimmt die Reaktionsgeschwindigkeit mit steigender Konzentration an β-Lg zu. Bei pH 6,7 führen erhöhte Lactosegehalte im untersuchten Temperaturbereich zu einer deutlich verzö-gerten Denaturierung von β-Lg. In der Arrhenius-Auftragung ist eine Diskontinuität der Denaturierungsreaktion bei etwa 90 °C festzustellen, welche durch zwei Temperaturbereiche mit unterschiedlichen Aktivierungsenergien gekennzeichnet ist. Diese sind durch die jeweils dominierenden Mechanismen der Auffaltung (< 90 °C) und Aggregation (> 90 °C) bedingt.

Mit sinkendem pH-Wert von pH 6,7 bis pH 4 nimmt die Denaturierungsgeschwindigkeit von β-Lg bei 80 °C deutlich ab. Im aggregationslimitierten Temperaturbereich (110 °C) geht die denaturierungshemmende Wirkung tiefer pH-Werte jedoch zurück.

Die Denaturierung von α-Lactalbumin ist als Reaktion 1.Ordnung von der Ausgangskonzent-ration unabhängig und wird nur geringfügig vom Lactosegehalt beeinflusst.

Die Eigenschaften der unter Schereinfluss gebildeten Aggregate resultieren aus einem dyna-mischen Gleichgewichtszustand zwischen scherkontrolliertem Aggregatwachstum und scher-induzierter Aggregatzerteilung. Aggregataufbau und –struktur werden vom Denaturierungs-


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verhalten der Molkenproteine geprägt. Für die Abnahme der Partikelgröße mit steigender Scherrate beim Erhitzen sind die vom Fluid übertragenen Scherkräfte verantwortlich.

Bei 80 °C und pH 6,7 bleiben die erzeugten Aggregate auch bei Denaturierungsgraden von β-Lg bis über 0,95 sehr klein (< 5 µm), sofern der Lactosegehalt niedrig ist (Bild 1). Bei höheren Lactosekonzentrationen ist ein Anstieg von Partikelgröße und Viskosität zu ver-zeichnen und die Aggregate sind sehr locker strukturiert (Bild 2). Eine Analyse der Furosin-werte zeigte, dass der Effekt der Lactose nicht auf eine verstärkte Maillard-Reaktion zurück-zuführen ist. Lactose beeinflusst die Aggregateigenschaften indirekt, indem die native Prote-inkonformation stabilisiert und die Auffaltung verzögert wird. Erhöhte Proteingehalte bewir-ken einen Anstieg der Viskosität, nicht jedoch der Aggregatgröße.

Bei gegebenem Denaturierungsgrad von mindestens 0,95 werden die Aggregateigenschaften der im Schabewärmetauscher behandelten Konzentrate durch die unterschiedlichen Reak-tionsmechanismen bestimmt. Bei Temperaturen unterhalb von 85 °C ist die Auffaltung insbe-sondere bei hohen Lactosegehalten verzögert, so dass eine lockere, poröse Aggregatstruktur ausgebildet wird. Gleichzeitig steigen Partikelgröße, Viskosität und Serumbindung an. Ein Minimum der Aggregatgröße ist im Temperaturbereich zu verzeichnen, in dem der Wechsel zwischen auffaltungs- und aggregationslimitierter Reaktion stattfindet. Oberhalb dieses Temperaturbereiches nimmt die Partikelgröße zu und ist nahezu unabhängig vom Lactose-gehalt. Die Auffaltung verläuft sehr schnell, so dass jede Kollision zu einer Aggregatbildung und einer dichten, kompakten Aggregatstruktur führt. Die Scherstabilität von locker struktu-rierten Aggregaten mit hohem Serumanteil ist aufgrund ihrer Deformierbarkeit deutlich höher als die von unflexiblen, kompakten Aggregaten.

Die Aggregate, die bei pH-Werten zwischen pH 4 und 5 erzeugt werden, weisen unabhängig vom Lactosegehalt und der Erhitzungstemperatur eine geringe Größe (< 5 µm) auf. Dies ist auf die niedrige Reaktivität der Thiolgruppe und die geringe Nettoladung der Proteine in diesem pH-Bereich zurückzuführen. Bei reduziertem Calciumgehalt resultiert die Hitze- und Scherbehandlung in einer grießigen Struktur mit sehr großen gummiartigen Partikeln. Diese sind nicht als primäre Molkenproteinaggregate aufzufassen, sondern als Bruchstücke eines feinsträngigen Gels.

Die Ergebnisse ermöglichen es, bei gegebener Konzentratzusammensetzung unterschiedliche Aggregatgrößen und –strukturen zu erzielen. Die Molkenproteinaggregate können somit den spezifischen Anforderungen für verschiedenartige Produkte angepasst werden.


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Bild 1: Elektronenmikroskopische Aufnahme eines Molkenproteinaggregates in einem

hitze- und scherbehandelten UF-Molkenkonzentrat mit 10 % Protein und 1,5 % Lactose

(Erhitzungstemperatur: 80 °C; Denaturierungsgrad von �-Lg: 0,96; d50,3 = 2,8 µm)

Bild 2: Elektronenmikroskopische Aufnahme eines Molkenproteinaggregates in einem

hitze- und scherbehandelten UF-Molkenkonzentrat mit 10 % Protein und 13,5 % Lactose. (Erhitzungstemperatur: 80 °C; Denaturierungsgrad von �-Lg: 0,79;

d50,3 = 20,4 µm)


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Integration von denaturierten Molkenproteinen in die Matrix von Weichkäse Integration of denatured whey proteins into the matrix of soft cheese Steffl, A. (Zusammenfassung der Dissertation)

Molkenproteine gehen bei der traditionellen Käseherstellung in die Molke über, und somit sind 20 % des Gesamtmilchproteins für den Käse verloren. Aus wirtschaftlichen und ernäh-rungsphysiologischen Gründen ist es wünschenswert, diese Molkenproteine in den Käse zu überführen. Dies war Ziel der vorliegenden Arbeit und wurde am Beispiel Weichkäse unter-sucht. Die Molkenproteine wurden auf zwei unterschiedliche Arten, durch Präzipitieren auf die Oberfläche von Caseinmizellen bei 80 bis 125 °C und durch Zusatz von Molkenprotein-partikeln, in den Käse integriert.

Zur Charakterisierung beider Verfahren wurden zunächst die Einflüsse auf die Gelbildung und die Gelstruktur erarbeitet sowie die enzymatische Hydrolyse und Gelverfestigung reak-tionskinetisch beschrieben. Durch Käsungsversuche wurde die Ausbeute ermittelt und die Inhaltsstoffretention untersucht. Zur Beurteilung des Endproduktes wurden die Textur charakterisiert, die Proben verkostet und die Schmelzeigenschaften bestimmt. Weiterhin wurde der Reifungsverlauf von Käsen mit partikulierten Molkenproteinen verfolgt.

Die enzymatische Hydrolyse von κ-Casein ist formalkinetisch mit einer Reaktion der Ordnung n = 0,5 zu beschreiben. Die Hydrolyse wird von der Diffusion des Enzyms zum κ-Casein kontrolliert (Aktivierungsenergie Ea = 23 kJ/mol) und ist somit nur in geringem Maß von der Temperatur abhängig. Eine deutlich schnellere Umsetzung wird mit Erniedrigen des pH-Wertes erreicht. In hocherhitzter Milch behindert die Bindung von β-LG an das κ-Casein erst bei höheren Denaturierungsgraden (> 50 %) die enzymatische Umsetzung, während diese durch den Zusatz von Molkenproteinpartikeln nahezu unverändert ist.

Die Gelverfestigung ist formalkinetisch als eine Reaktion der Ordnung n = 1 darzustellen und wird von der Temperatur dominiert; eine Aktivierungsenergie von 180 kJ/mol wurde ermit-telt. Durch Erniedrigen des pH-Wertes wird die Gelbildung geringfügig beschleunigt. Eine Hocherhitzung der Käsereimilch bewirkt eine erheblich verzögerte Gelverfestigung, und je höher der Denaturierungsgrad von β-LG ist, desto langsamer verläuft die Reaktion. Die Gel-bildung wird in erhitzter Milch mit fallendem pH-Wert stärker beschleunigt als in nicht erhitzter Milch, und je höher der Denaturierungsgrad, desto größer ist dieser Effekt. Eine Zugabe von Molkenproteinpartikeln verlangsamt infolge der abnehmenden Caseinkonzentra-tion die Gelverfestigung. Das Erhitzen der Käsereimilch über die Denaturierungstemperatur der Molkenproteine verlängert die Gerinnungszeit und verringert die Gelfestigkeit. Dabei legt der Grad der Denaturierung von β-LG und nicht die Erhitzungstemperatur die Gerinnungszeit und Gelfestigkeit fest. In erhitzter Milch wird die Gelbildung behindert und es bildet sich ein offenes und loses Netzwerk aus. Eine Verarbeitung von hocherhitzter Milch zu Käse ist nur bis zu einem Denaturierungsgrad von β-LG von 60 % möglich.

Molkenproteinpartikel werden wie Fettkugeln inert in die Hohlräume des Caseinnetzwerkes eingeschlossen und sind nicht aktiv am Strukturaufbau beteiligt. Die Größe der Molken-proteinpartikel beeinflusst entscheidend die Homogenität der Struktur und damit die Festig-keit der resultierenden Gallerte. Werden kleine Partikel (< 10 µm) zugesetzt, nimmt die Gel-


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festigkeit nur durch die verringerte Caseinkonzentration ab. Dagegen behindern größere Par-tikel (> 10 µm) einen homogenen Strukturaufbau und die Gelfestigkeit wird verringert.

Die Ausbeute an Käse [kg Käse / 100 kg Milch] kann mit Einsatz beider Verfahren um bis zu 30 % gesteigert werden. Die Ausbeuteerhöhung ist durch den vermehrten Einbau an Protein und insbesondere an Milchserum bedingt. Mit steigendem Denaturierungsgrad, unabhängig ob dies durch Erhitzen der Käsereimilch oder des Molkenkonzentrates erreicht wurde, erhöht sich die Ausbeute. Die Rückhaltung an Molkenproteinen ist jedoch unterschiedlich. Mit der Hocherhitzung der Käsereimilch sind maximal 60 % der Molkenproteine gegenüber der Zugabe von Molkenproteinpartikeln mit mehr als 75 % in die Käsematrix zu integrieren. Zusätzlich ist die Ausbeute durch Einsatz von Molkenproteinpartikeln mit hoher Serumim-mobilisierung zu steigern.

Beim Einsatz von Molkenproteinpartikeln wird gegenüber der Hocherhitzung eine verbesserte Konsistenz insbesondere von fettreduziertem Käse erreicht. Käse mit niedrigem Fettgehalt und zugleich integrierten Molkenproteinpartikeln erscheinen kremiger in der Konsistenz. Die Schmelzeigenschaften der Käse sind bei Zugabe von Molkenproteinpartikeln unbeeinflusst, während durch das Hocherhitzen aufgrund der kovalenten Bindung von β-LG an die Casein-mizelle verminderte Schmelzeigenschaften resultieren.

Neben den Molkenproteinpartikeln wird der Lactosegehalt in der Käsereimilch bei Zugabe eines lactosereichen Molkenkonzentrates erhöht. Während der Käsereifung werden aber weder der Lactoseabbau noch die Milchsäurebildung beeinflusst, die Käse werden nicht als sauer empfunden.

Der Einbau von Molkenproteinpartikeln in Weichkäse führt zu einer schnelleren Reifung der Weichkäse, der Proteinabbau ist beschleunigt. Die Molkenproteinpartikel selbst werden nicht hydrolysiert, sondern tragen indirekt durch Erhöhen des Wassergehaltes zu einer verstärkten Caseinhydrolyse bei. Die Stabilität des Weichkäses innerhalb der Mindesthaltbarkeit kann durch Verringern des Wassergehaltes im Käse mittels einer geeigneten Prozessführung gewährleistet werden.

Der Einbau von denaturierten Molkenproteinen in die Käsematrix bietet die Möglichkeit der Teilverwertung der Molke und kann für die Entwicklung neuer, innovativer Produkte oder zum Optimieren der bestehenden Produktpalette genutzt werden.

Dissertationen und Diplomarbeiten Dissertationen

Meier, J.: Dr.-Ing., Technische Universität München, 10.12.1999, „Thermische Inaktivie-rung von Hefen, Schimmelpilzen und vegetativen Bakterien auf Packstoffoberflächen“.

Rademacher, B.: Dr.-Ing., Technische Universität München, 07.10.1999, „Hochdruck-behandlung von Milch – Untersuchungen zur Inaktivierung von Mikroorganismen und Enzy-men und deren kinetische Beschreibung“.


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Spiegel, T.: Dr.-Ing., Technische Universität München, 07.05.1999, „Thermische Denatu-rierung und Aggregation von Molkenproteinen in Ultrafiltrationsmolkenkonzentraten – Reak-tionskinetik und Partikulieren im Schabewärmetauscher –“.

Steffl, A.: Dr.-Ing., Technische Universität München, 07.05.1999, „Integration von denatu-rierten Molkenproteinen in die Matrix von Weichkäse“.

Diplomarbeiten *

Rantzos, K.: „Proteinfraktionierung von Milch – Einfluss der Proteine und des Fettes“

Müller, C.: „Charakterisierung und Optimierung einer kontinuierlichen Membranaufschäum-anlage“

Wimmer, S.: „Einfluss der Inhaltsstoffe von MF- und UF-Permeat auf die Trenneigen-schaften der Mikrofiltration“

Pscherer, A.: „Einfluss der relativen Luftfeuchte auf die Hitzeinaktivierung von Saccharo-myces cerevisiae und Humicola fuscoatra“

Binder, S.: „Kontinuierliche Herstellung von Rührjoghurt“

Maisel, M.: „Hitzestabilität von Caseinen und ihre Labgeleigenschaften“

Dengel, A.: „Schnelle Trocknung von kleinen stark fetthaltigen Fischen – Untersuchung der Trocknungskinetik“ (gemeinsam mit dem Fraunhofer-Institut für Lebensmitteltechnologie und Verpackung, Freising)

Kastenhuber, P.: „Charakterisierung des Reifungsverlaufs in Weichkäse vom Typ ‚Camem-bert‘“

Lehre, Vorträge Lehre

Abkürzungen: Lebtech: Univ.-Studiengang Technologie und Biotechnologie der Lebensmittel LT (FH): FH-Studiengang Lebensmitteltechnologie A IV: Studiengang Milchwissenschaft Brau: Studiengang Brauwesen ABS-Biotec: Aufbaustudiengang Biotechnologie Bio: Studiengang Biologie Blocks.: Veranstaltung im Blocksystem

* Die angeführten Diplomarbeiten sind nach dem zeitlichen Abgabetermin gegliedert.

Diplomarbeiten sind Prüfungsarbeiten, die nicht weitergegeben, deren wichtigste Ergebnisse jedoch in den Jahresberichten, in Dissertationen, in Zeitschriften sowie anläßlich unserer Oktober-Seminare veröffentlicht werden.


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Bezeichnung Studiengang Wochenstunden

Winter-semester

Sommer-semester

Vorlesungen Lebensmittelverfahrenstechnik I Lebensmittelverfahrenstechnik I Lebensmittelverfahrenstechnik II Molkereitechnologie mit Prozessanalyse Bioprozesstechnik Aseptik und Sterilprozesstechnik Molkereitechnologie I Molkereitechnologie II Biotechnologische Prozesse Grundlagen der Biokonversion Fermentationstechnologie Biotechnologie Bioverfahrenstechnik

Lebtech, Brau, LT (FH) A IV Lebtech, Brau, LT (FH), A IV LT (FH), Lebtech Lebtech, LT (FH), Bio Lebtech, LT (FH) A IV A IV ABS-Biotec ABS-Biotec ABS-Biotec ABS-Biotec, Bio Lebtech, LT (FH), Bio

2

2

2

3

Blocks.

1 2

2

2 Blocks. Blocks. Blocks.

2

Übungen Lebensmittelverfahrenstechnik I Lebensmittelverfahrenstechnik II Molkereitechnologie I Molkereitechnologie II

Lebtech, Brau, LT (FH) Lebtech, Brau, LT (FH) A IV A IV

1

2

2

2 Praktika Lebensmitteltechnologisches Praktikum Fermentationstechnologie Herstellung von Milcherzeug-nissen Herstellung fermentierter Milch-produkte Praktikum zur Lebensmittelver-fahrenstechnik Bioverfahrenstechnik

Lebtech, LT (FH) Lebtech, LT (FH), Bio LT (FH), Lebtech LT (FH), Lebtech A IV ABS-Biotec, Bio

7

2

3

3 3

3

Block-system

Seminare Seminar für Diplomanden und Doktoranden

Block-system

Exkursionen Fachexkursion in lebensmittel-verarbeitende Betriebe Fachexkursion in biotechnologische Betriebe

Blockver-anstaltung/ 1 Woche

½ Tag


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Vorträge und Posterpräsentationen

Bals, A.:

„Foaming and stabilisation of milk products“ Dairy Technology Workshop, Freising-Weihenstephan, 19.04.-23.04.1999 „Verfahrenstechnische Untersuchungen zum Aufschäumen mit UF-Membranen“ Fach- und Diskussionstagung Lebensmittelverfahrenstechnik und Molkereitechnologie, Konolfingen/Schweiz, 25.06.1999 „Aufschäumen mittels Cross-Flow-Ultrafiltrationsmembranen“ Milchkonferenz ’99, Kiel, 23.-24.09.1999 „Technologie des Aufschäumens von Milchprodukten mit Membranen“ Weihenstephaner Milchwirtschaftliche Herbsttagung, Freising-Weihenstephan, 07.08.10.1999 „Technologie zum Aufschäumen von Milchprodukten mit Membranen.“ 8. Ansbacher Rhodia-Symposium, Ansbach, 11.11.1999

Bals, A., Fertsch, B.:

„Rheology and structure of fermented milk products“ Dairy Technology Workshop, Freising-Weihenstephan, 19.04.-23.04.1999

Baumgartner, C., Hinrichs, J.:

„Sweet fermented and acidified dairy prdoucts with hydrolysed lactose“. Posterpräsentation anläßlich des European Lactose Symposium, Den Haag/Niederlande, 25.-26.03.1999 „Kinetik der enzymatischen Lactosespaltung in sauren bzw. fermentierten Milchprodukten“ Fach- und Diskussionstagung Lebensmittelverfahrenstechnik und Molkereitechnologie, Konolfingen/Schweiz, 25.06.1999 „Lactosehydrolyse in fermentierten Milchprodukten“ Technologietransfer-Seminar „Optimierter Rohstoffeinsatz und Produktsicherheit“, Aretsried, 17.09.1999 „Modellierung der enzymatischen Lactosespaltung in fermentierten Milchprodukten bei Lagertemperaturen“ Milchkonferenz ’99, Kiel, 23.-24.09.1999


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Borst, G.:

„Einfluss der Milieubedingungen auf die Inaktivierung von Modellkeimen“ AiF-Workshop „Spezielle Anwendungspotentiale der Ultrahochdrucktechnologie in der Milchwirtschaft“. Freising-Weihenstephan, 20.07.1999

Borst, G., Rademacher, B.:

„Hochdruckinaktivierung von Escherichia coli- und Listeria-Arten in Milch“ Milchkonferenz ’99, Kiel, 23.-24.09.1999

Fertsch, B.:

„Einbinden der Hochdruckbehandlung in die Milchverarbeitung – Ausblicke“ AiF-Workshop „Spezielle Anwendungspotentiale der Ultrahochdrucktechnologie in der Milchwirtschaft“. Freising-Weihenstephan, 20.07.1999

Fertsch, B., Hechler, A., Hinrichs, J., Rademacher, B.:

„Inokulieren von druckinduzierten Milchgelen mit Oberflächenkulturen“ Milchkonferenz ’99, Kiel, 23.-24.09.1999

Hinrichs, J.:

„Milk and cream – proteins, fat, minerals“ Dairy Technology Workshop, Freising-Weihenstephan, 19.04.-23.04.1999 „Yogurt technology - heat treatment, homogenisation, fermentation“ Dairy Technology Workshop, Freising-Weihenstephan, 19.04.-23.04.1999 „Fresh cheese technology including UF and NF“ Dairy Technology Workshop, Freising-Weihenstephan, 19.04.-23.04.1999 „New technologies: Use of permeate, concentrate, ultra high pressure“ Dairy Technology Workshop, Freising-Weihenstephan, 19.04.-23.04.1999 „Ultrahochdruckbehandlung von Lebensmitteln am Beispiel Milch und Milchprodukte“ Strömungsmechanisches Seminar, Freising-Weihenstephan, 04.05.1999 „UHT-processed milk concentrates produced by reverse osmosis, nano- and ultrafiltration“ IDF-Seminar „New Applications of Membrane Technology in the Dairy Industry“, Saint-Malo/Frankreich, 07-10.06.1999 „Überblick über aktuelle Forschungsschwerpunkte“ Fach- und Diskussionstagung „Lebensmittelverfahrenstechnik und Molkereitechnologie“, Konolfingen/Schweiz, 25.06.1999


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„Einfluss der Caseine auf das Denaturierungsverhalten der Molkenproteine“ AiF-Workshop „Spezielle Anwendungspotentiale der Ultrahochdrucktechnologie in der Milchwirtschaft“. Freising-Weihenstephan, 20.07.1999 „Einbinden der Hochdruckbehandlung in die Milchverarbeitung – Ausblicke“ AiF-Workshop „Spezielle Anwendungspotentiale der Ultrahochdrucktechnologie in der Milchwirtschaft“. Freising-Weihenstephan, 20.07.1999 „Forschungsprojekte 1999“ Technologietransfer-Seminar „Optimierter Rohstoffeinsatz und Produktsicherheit“, Aretsried, 17.09.1999 „Gerührte gesäuerte ‚Joghurtstrukturen‘ kontinuierlich hergestellt“ Technologietransfer-Seminar „Optimierter Rohstoffeinsatz und Produktsicherheit“, Aretsried, 17.09.1999 „Einführung in die Käsereitechnologie“ Fortbildungsseminar „Neue Technologien in der Käseherstellung“, Freising-Weihenstephan, 21./22.10.99 „Gelstrukturen durch Ultrahochdruckbehandlung der Käsereimilch – Basis für neue Käse-produkte?“ Fortbildungsseminar „Neue Technologien in der Käseherstellung“, Freising-Weihenstephan, 21./22.10.99 „New Technologies and Optimization of Technological Processes“ 2nd Slovenian Congress with International Participation „Milk and Dairy Products“, Portoroz/Slowenien, 14.-16.11.1999

Huber, P., Schreiber, R.:

„Kinetik der Synärese von Käsebruchkörnern“ Milchkonferenz ’99, Kiel, 23.-24.09.1999 „Synäreseeigenschaften von Käsebruchkörnern“ Fortbildungsseminar „Neue Technologien in der Käseherstellung“, Freising-Weihenstephan, 21./22.10.99

Huß, M.:

„Introduction yoghurt technology“ Dairy Technology Workshop, Freising-Weihenstephan, 19.04.-23.04.1999 „Fresh cheese and quarg: Technology of traditional and new methods“ Dairy Technology Workshop, Freising-Weihenstephan, 19.04.-23.04.1999


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„Fresh cheese and quarg: Spreads“ Dairy Technology Workshop, Freising-Weihenstephan, 19.04.-23.04.1999 „Ultrafiltration of cream“ Dairy Technology Workshop, Freising-Weihenstephan, 19.04.-23.04.1999 „Einsatz von Molkenproteinen in Joghurterzeugnissen“ Technologietransfer-Seminar „Optimierter Rohstoffeinsatz und Produktsicherheit“, Aretsried, 17.09.1999

Huß, M., Spiegel, T., Post, F.:

„Aufbereiten von Molke – Einstellen des Protein-Lactose-Verhältnisses, Qualitätserhalt“ Fortbildungsseminar „Neue Technologien in der Käseherstellung“, Freising-Weihenstephan, 21./22.10.99

Kersten, M.:

„Yoghurt and desserts – preparation of starter cultures and milk products“ Dairy Technology Workshop, Freising-Weihenstephan, 19.04.-23.04.1999

Kersten, M.; Hinrichs, J.; Kessler, H.G.†:

„Purified Casein by the Separation of Whey Proteins using Microfiltation“ Posterpräsentation anlässlich des IDF-Seminars ‚New Applications of Membrane Technology in the Dairy Industry“, Saint-Malo/Frankreich, 07-10.06.1999

Kersten, M., Huß, M.:

„Yoghurt sensory“ Dairy Technology Workshop, Freising-Weihenstephan, 19.04.-23.04.1999

Kersten, M., Knapp, S.:

„‘Native‘ Caseine hoher Reinheit durch Mikrofiltration“ Milchkonferenz ’99, Kiel, 23.-24.09.1999 „Membrantrennverfahren in der Käserei: Proteinfraktionierung und Sporenabtrennung durch Mikrofiltration“ Fortbildungsseminar „Neue Technologien in der Käseherstellung“, Freising-Weihenstephan, 21./22.10.99

Knapp, S., Rademacher, B.:

„Packstoffentkeimung mittels thermischer Verfahren und UVC-Bestrahlung“ Technologietransfer-Seminar „Optimierter Rohstoffeinsatz und Produktsicherheit“, Aretsried, 17.09.1999


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Koxholt, M.:

„Einfluss verfahrenstechnischer Parameter und technologischer Variationen auf die Struktu-rierung und Strukturstabilisierung von Eiskrem“ Inter-Eis '99, Solingen, 22.11.-24.11.1999

Meier, J.:

„Inaktivierungskinetik von bakteriellen Sporen, Hefen und Schimmelpilzen durch Hitze bei variierter Luftfeuchte“ Fach- und Diskussionstagung Lebensmittelverfahrenstechnik und Molkereitechnologie, Konolfingen/Schweiz, 25.06.1999 „Thermisches Entkeimen (Infrarot, Heißluft, Dampf) und UVC-Bestrahlung von Packstoffen“ Fach- und Diskussionstagung Lebensmittelverfahrenstechnik und Molkereitechnologie, Konolfingen/Schweiz, 25.06.1999

Meier, J., Rademacher, B.:

„Thermische Inaktivierung von Hefen, Schimmelpilzen und vegetativen Bakterien auf Pack-stoffoberflächen“ Sitzung des GVC-Fachausschusses „Lebensmittelverfahrenstechnik“, Zürich/Schweiz, 03.-05.03.1999

Post, F., Spiegel, T., Huß, M.:

„Denaturieren von Molkenproteinen in Molkenkonzentrat – Einfluss der Inhaltsstoffe“ Fortbildungsseminar „Neue Technologien in der Käseherstellung“, Freising-Weihenstephan, 21./22.10.99

Rademacher, B.:

„Milk and cream – microbiological aspects“ Dairy Technology Workshop, Freising-Weihenstephan, 19.04.-23.04.1999 „Technologische Aspekte und Enzyme als Prozessmarker für die mikrobiologische Produkt-sicherheit“ AiF-Workshop „Spezielle Anwendungspotentiale der Ultrahochdrucktechnologie in der Milchwirtschaft“. Freising-Weihenstephan, 20.07.1999 „Erhitzen von Käsereimilch – Molkenproteindenaturierung, Sporenabtötung und Wachstum thermophiler Mikroorganismen im Pasteur“ Fortbildungsseminar „Neue Technologien in der Käseherstellung“, Freising-Weihenstephan, 21./22.10.99


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Rademacher, B., Knapp, S.:

„Inaktivierungskinetik von Packstoffkontaminanten“ Technologietransfer-Seminar „Optimierter Rohstoffeinsatz und Produktsicherheit“, Aretsried, 17.09.1999

Schreiber, R.:

„Rennet coagulation properties of heated milk concentrates“ IDF-Seminar „New Applications of Membrane Technology in the Dairy Industry“, Saint-Malo/Frankreich, 07-10.06.1999 „UHT-Erhitzen von Käsereimilch als Alternative zum Zusatz von Nitrat oder Lysozym?“ Technologietransfer-Seminar „Optimierter Rohstoffeinsatz und Produktsicherheit“, Aretsried, 17.09.1999 „Potentiale zum Herstellen von Käse aus ultrahocherhitzter Milch“ Milchkonferenz ’99, Kiel, 23.-24.09.1999 „Hitzeinduzierte Blockierung von Caseinen durch denaturierte Molkenproteine in Milchkon-zentraten“ Fortbildungsseminar „Neue Technologien in der Käseherstellung“, Freising-Weihenstephan, 21./22.10.99 „Hitzestabilität von Caseinen – Herstellen von Schnittkäse aus UHT-Milch?“ Fortbildungsseminar „Neue Technologien in der Käseherstellung“, Freising-Weihenstephan, 21./22.10.99 „Optimieren des Käsereiprozesses bei Zugabe von Molkenproteinpartikeln“ Fortbildungsseminar „Neue Technologien in der Käseherstellung“, Freising-Weihenstephan, 21./22.10.99 „Herstellen von Schnittkäse aus UHT-Milch mit Molkenproteinpartikeln?“ Fortbildungsseminar „Neue Technologien in der Käseherstellung“, Freising-Weihenstephan, 21./22.10.99

Schreiber, R., Steffl, A.:

„Incorporation of whey proteins in cheese“ Dairy Technology Workshop, Freising-Weihenstephan, 19.04.-23.04.1999

Spiegel, T.:

„Whey treatment, concentration by evaporation or/and ultrafiltration“ Dairy Technology Workshop, Freising-Weihenstephan, 19.04.-23.04.1999


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„Whey proteins – New properties by denaturation and particulation“ Dairy Technology Workshop, Freising-Weihenstephan, 19.04.-23.04.1999 „Molkenproteinaggregation unter Scherung: Beeinflussung der Aggregatgröße und –struktur“ Sitzung des GVC-Fachausschusses „Lebensmittelverfahrenstechnik“, Zürich/Schweiz, 03.-05.03.1999

Spiegel, T., Huß, M.:

„Whey Protein Aggregation under Shear Conditions – Effects of Lactose and Heating Temperature on Aggregate Size and Structure“ MADGELAS Conference, Ayr/Schottland, 17./18.05.1999 „Kinetische Untersuchungen zur Denaturierung und Partikulierung von Molkenproteinen“ Fach- und Diskussionstagung Lebensmittelverfahrenstechnik und Molkereitechnologie, Konolfingen/Schweiz, 25.06.1999 „Potentiale zum Einsatz von partikulierten Molkenproteinen in Milchprodukten“ Fach- und Diskussionstagung Lebensmittelverfahrenstechnik und Molkereitechnologie, Konolfingen/Schweiz, 25.06.1999 „Molkenproteinaggregation unter Scherbedingungen – Denaturierungskinetik und Aggregat-eigenschaften“ Milchkonferenz ’99, Kiel, 23.-24.09.1999 „Partikulierte Molkenproteine zum Einsatz in Milchprodukten“ Weihenstephaner Milchwirtschaftliche Herbsttagung, Freising-Weihenstephan, 07.08.10.1999

Spiegel, T., Huß, M., Post, F.:

„Verfahren zum Mikropartikulieren von Molkenproteinen“ Fortbildungsseminar „Neue Technologien in der Käseherstellung“, Freising-Weihenstephan, 21./22.10.99

Steffl, A.:

„General aspects of cheese manufacture“ Dairy Technology Workshop, Freising-Weihenstephan, 19.04.-23.04.1999 „General aspects of butter making“ Dairy Technology Workshop, Freising-Weihenstephan, 19.04.-23.04.1999 „Auswirkungen der Milcherhitzung auf die Labgelbildung“ Fortbildungsseminar „Neue Technologien in der Käseherstellung“, Freising-Weihenstephan, 21./22.10.99


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„Zusatz von Molkenproteinpartikeln zur Käsereimilch – Auswirkungen auf die Gelstrukturen und Gelbildung“ Fortbildungsseminar „Neue Technologien in der Käseherstellung“, Freising-Weihenstephan, 21./22.10.99 „Einfluss der Partikeleigenschaften auf die Käseherstellung und Ausbeute.“ Fortbildungsseminar „Neue Technologien in der Käseherstellung“, Freising-Weihenstephan, 21./22.10.99 „Auswirkungen von Molkenproteinpartikeln auf die Käsereifung und Haltbarkeit.“ Fortbildungsseminar „Neue Technologien in der Käseherstellung“, Freising-Weihenstephan, 21./22.10.99

Seminare, Workshops, Exkursionen, Typprüfungen, Patentanmeldungen, Medien Seminare

Technologieseminar „Neue Technologien der Käseherstellung“, Weihenstephan, 21./22.10.1999

Workshops zu laufenden Forschungsvorhaben

AiF-FV 11 201 N „Verfahrenstechnische und technologische Einflüsse auf die Eiskristalli-sation im Eiskremfreezer und in gefrorenen Milchdessertprodukten“; Sitzung der Projekt-koordinatoren am 26.01.1999

AiF-FV 11202 „Grenzflächenwechselwirkungen beim Aufschäumen von Sahne – Einflüsse auf die Schaumstabilität“; Sitzung des Projektbegleitenden Ausschusses am 26.01.1999

Dairy Technology Workshop vom 19.04. – 23.04.1999

AiF-FV 11392 N „Spezielle Anwendungspotentiale der Ultrahochdrucktechnologie in der Milchwirtschaft“; Sitzung des Projektbegleitenden Ausschusses am 20.07.1999

AiF-FV 11570 N „Enzymatische Lactosespaltung in fermentierten bzw. gesäuerten pastösen Milchprodukten“; Sitzung des Projektbegleitenden Ausschusses am 26.01.1999

Exkursionen

11.02.1999: Fachexkursion mit 20 Studenten der Vorlesung Bioprozesstechnik zu Sankyo Pharma GmbH in Pfaffenhofen/Ilm.


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25.05. – 28.05.1999: Fachexkursion mit 36 Studenten der Fachrichtung Lebensmitteltechno-logie zu lebensmittelverarbeitenden Betrieben in Südtirol.

Typprüfungen

Von der Prüfstelle für Milchwirtschaftliche Maschinen und Anlagen wurden folgende Typ-prüfungen durchgeführt:

� Ultrahocherhitzungsanlage Typ 20 der Firma Leifeld und Lemke, Prozesstechnik GmbH & Co. KG, Legden Prüfkennzeichen W – E 106/99

� Ultrahocherhitzungsanlage Typ 6600 der Firma GEA Finnah GmbH, Ahaus Prüfkennzeichen W – E 107/99

� Aseptische Füllmaschine Typ CFA 510 der Firma SIG Combibloc International Systems GmbH, Linnich Prüfkennzeichen W – V 3/99

Patentanmeldungen

Huss, M.; Spiegel, T.: Herstellung eines aggregierten Molkenproteinprodukts und dessen Anwendung. Deutsche Patentanmeldung 199 06 379.6

Spiegel, T.: Herstellung eines Molkenproteinkonzentrates mit erhöhtem Gehalt an �-Lactal-

bumin. Deutsche Patentanmeldung 199 50 240.4

Medien

Radio Koxholt, M.: „Warum sind wir so heiß auf Eis?“. Radiointerview mit SWR 1 Rheinland-Pfalz, 27.07.1999

Koxholt, M.: „Whey protein particles in ice cream“. Radiointerview mit Radio National Breakfast, ABC Australia, 08.11.1999

Koxholt, M.: „Whey protein particles in ice cream“. Radiointerview mit BBC Radio 5, London, 09.11.1999

Koxholt, M.: „Whey protein particles in ice cream“. Radiointerview mit British Forces Broadcasting Services, London, 12.11.1999


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Presse

Eiskrem – Gestylter Genuss. In: TUM-Mitteilungen 3-98/99, S. 29-30

Forschung direkt in Praxis umgesetzt – Workshop ein voller Erfolg. In: Münchner Merkur/Freisinger Tagblatt Nr. 128, 08.06.1999

Internationaler Workshop. In: Süddeutsche Zeitung Nr. 145, 28.06.1999

Milchforschung im Zeichen der Globalisierung. In: Der Weihenstephaner 67 (2), 1999, S. 118

Dairy Technology Workshop. In: TUM-Mitteilungen 5-98/99, S. 30

Dairy Technology Workshop in Weihenstephan. In: Deutsche Milchwirtschaft 50 (12), 1999

FML entwickelt neue Verfahren für die Käseproduktion. In: Süddeutsche Zeitung Nr. 278, 1999, S. 9

Eiskrem aus Molke schmilzt langsamer und schmeckt sogar noch kremiger. In: Die Welt, 9.11.1999

Ein ganz neuer Käse. In: Münchner Merkur/Freisinger Tagblatt, 14.12.1999

Innovative Technologien für Käsehersteller. In: Deutsche Milchwirtschaft 50 (25), 1999, S. 1138

Wissenschaftliche Zusammenarbeit mit Organisationen Wissenschaftliche Unterstützung der Amts- und Beratungsingenieure

Mitglied im Wissenschaftlichen Beirat des Milchindustrieverbandes

Teilnahme an amtlichen Qualitätsprüfungen durch Herrn Dipl.-Ing. M. Huß

Im Rahmen der Neubesetzung sind einige frühere Kooperationen durch den künftigen Insti-tutsdirektor wieder zu aktivieren.

Veröffentlichungen im Internet: http://www.edv.agrar.tu-muenchen.de/blm/lmvt/deutsch/veroef.htm

� Sahnetechnologie

� Cream technology

� Eiskremtechnologie

� Ice cream technology

Bals, A.: Technologie des Aufschäumens von Milchprodukten mit Membranen. In: Welt der Milch 53 (22), S. 762

Bals, A.: Das Lebensmittel als Modeartikel? In: dmz 120 (24), S. 1044 - 1047

Bals, A.; Hinrichs, J.; Kessler, H.G.†: Destabilisierung von Fettkugeln beim Rühren. In: Deutsche Milchwirtschaft 50 (1) 1999, S. 11 – 14


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Bals, A.; Kessler, H.G.†: Kontinuierliche Herstellung geschäumter Produkte. In: Deutsche Milchwirtschaft 50 (4) 1999, S. 137 – 139

Borst, G.; Rademacher, B., Mayr, R.: Hochdruckinaktivierung von E. coli- und Listerien-Arten in Milch. In: Milchwissenschaft 54 (12), S. 712

Fertsch, B.; Hinrichs, J., Rademacher, B.: Inokulieren von druckinduzierten Milchgelen mit Oberflächenkulturen. In: Milchwissenschaft 54 (12), S. 713 Hinrichs, J.: Influence of volume fraction of constituents on rheological properties and heat stability of concentrated milk. In: Milchwissenschaft 54 (8) 1999, S. 450 – 454

Hinrichs, J.: „Seminar Innovative Technologien für die Lebensmittelindustrie“. In: dmz 120 (24) 199, S. 1063/1064

Hinrichs, J.; Boheim, C.; Kessler, H.G.†: UHT-Erhitzen von Nanofiltrations-Milchkonzent-raten. Einfluss des septischen und aseptischen Homogenisierens auf die Hitze- und Lagersta-bilität. In: Milchwissenschaft 54 (8) 1999, S. 475

Hinrichs, J.; Fertsch, B.: Vorbehandeln von Joghurtmilch mit hohen hydrostatischen Drücken. In: Deutsche Milchwirtschaft 50 (20) 1999, S. 875 - 878 Kersten, M.; Kessler, H.G.†: Thermisierter Joghurt mit lebenden Kulturen? In: Deutsche Milchwirtschaft 50 (7) 1999, S. 260 – 262

Kersten, M.; Knapp, S.: „Native“ Caseine hoher Reinheit durch Mikrofiltration. In: Milch-wissenschaft 54 (12), S. 712 - 713

Koxholt, M.; McIntosh, T.; Eisenmann, B.: Enhanced stability of ice-cream by using particulated whey proteins. In: European Dairy Magazine 10 (1), S. 14 – 15

Kulozik, U.; Wilde, J.: Rapid lactic acid production at high cell concentrations in whey ultra-filtrate by Lactobacillus helveticus. In: Enzyme and Microbial Technology 24 (1) 1999, S. 297 – 302

Meier, J.: Entkeimen vorgeformter Becher durch UV-C-Bestrahlung. In: Deutsche Milch-wirtschaft 50 (6) 1999, S. 260 – 262

Rademacher, B.; Pfeiffer, B.; Brinker, C.; Lechner, E.; Kessler, H.G.†: Kinetik der Inak-tivierung milcheigener Enzyme durch Ultrahochdruck. In: Chemie Ingenieur Technik 71 (4) 1999, S. 392 – 396

Rademacher, B.; Knapp, S.; Meier, J.: Entkeimung von Packstoffoberflächen mit ther-mischen Verfahren und UV-C-Bestrahlung als Alternativen zum Einsatz von Wasserstoff-peroxid. In: HY-PRO’99: Hygienische Produktionstechnologie. Berlin: VDE Verlag 1999, S. 359 - 364

Rademacher, B.; Hinrichs, J.; Mayr, R.; Kessler, H.G. †: Reaction Kinetics of Ultra-High Pressure Treatment of Milk. In: Advances in High Pressure and Biotechnologie, Ludwig, H. (Hrsg.). Berlin: Springer 1999, S. 449 - 452

Schkoda, P.; Hechler, A.; Kessler, H.G.†: Effect of minerals and pH on rheological properties and syneresis of milk-based acid gels. In: International Dairy Journal 9 (3/6) 1999, S. 269 – 273

Spiegel, T.: Whey protein aggregation under shear conditions – effects of lactose and heating temperature on aggregate size and structure. In: International Journal of Food Science and Technology 34, 1999, S. 523 – 531

Spiegel, T.: Partikulierte Molkenproteine zum Einsatz in Milchprodukten. In: Welt der Milch 53 (22), S. 762

Steffl, A.: Weichkäse mit partikulierten Molkenproteinen – Rückführung von Molkenpro-teinen aus Molke in die Käsematrix. In: dmz 120 (5) 182 – 187.


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Steffl, A; Hafenmair, M.; Hechler, A.; Hinrichs, J.: Influence of whey protein particles on the renneting properties of milk. In: Milchwissenschaft 54 (9) 1999, S. 510 - 513

Steffl, A.; Schreiber, R.; Hafenmair, M.; Kessler, H.G.†: Effect of denatured whey proteins on the rennet induced aggregation of casein micelles. In: International Dairy Journal 9 (3/6) 1999, S. 401-402

Steffl, A.; Schreiber, R.; Hafenmair, M.; Kessler, H.G.†: Influence of whey protein aggregates on the renneting properties of milk. In: International Dairy Journal 9 (3/6) 1999, S. 403 - 404

Trgo, C.; Koxholt, M.; Kessler, H.G.†: Effect of Freezing Point and Texture Regulating Parameters on the Initial Ice Crystal Growth in Ice Cream. In: Journal of Dairy Science 82 (3) 1999, S. 460 – 465

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Institut für Lebensmittelverfahrenstechnik Adresse Personal€¦ · Beitrag der einzelnen in Milch vorkommenden Stoffe zur Schaumstabilisierung ist nicht geklärt. ... Strömungskraft