DE2042304B2 - Process for the production of membrane substance concentrates - Google Patents

Description

Es ist bekannt, daß die Fettpartikeln in der Milch von membranartigen Hüllen umgeben sind, welche diese Fettpartikeln in Dispersion halten. Diese Mcmbransubstanzen sind chemisch kompliziert gebaute Eiweißkörper, die in ihrer Struktur nicht vollständig erforscht sind und aus einem Protein-Phospholipoid-Komplex sowie einer hochschmelzenden Triglyzeridfraktion bestehen dürften. Diese Membranstoffe umhüllen die Fettpartikeln in der Milch in Form von einer etwa 5 μηι dicken Membran, die für viele technische Prozesse von Bedeutung ist. So hängt das Aufrahmen der Milch sowie das Verbuttern des Rahmes und auch die Eigenschaften des beim Aufrahmen hergestellten Rahmes in hohem Maße von den genannten Membransubstanzen ab. Es ist auch die Schlagbarkeit von Rahm, die Schlagzeit und die Seruniausscheidung bei geschlagenem Rahm eine Funktion dieser Membransubstanzen.It is known that the fat particles in milk are surrounded by membrane-like envelopes, which these Keep fat particles in dispersion. These chemical substances are chemically complex protein bodies, which have not been fully explored in their structure and consist of a protein-phospholipoid complex as well a high-melting triglyceride fraction should exist. These membrane substances envelop the fat particles in the milk in the form of an approximately 5 μm thick membrane, which is used for many technical processes by Meaning is. The creaming of the milk as well as the buttering of the cream and also the properties depend on this of the cream produced during creaming depends to a large extent on the membrane substances mentioned. It is also the whippability of cream, the whipping time and the serunia elimination in whipped cream Function of these membrane substances.

Es wurde nun gefunden, daß das Milchfett an sich praktisch geschmacksfrei ist und daß der typische Geschmack der Milchprodukte weitgehend von den Membransubstanzen beeinflußt wird. Für verschiedene Zwecke hat es sich als notwendig erwiesen, Milchprodukte zu homogenisieren, um ihre Beständigkeit (Lagerfähigkeit) und auch ihre Vollmundigkeit zu erhöhen. Hierbei wurde festgestellt, daß bei einer zu weitgehenden Homogenisierung, d. h. also, wenn infolge der zu starken Verkleinerung der vorhandenen Feiieüchcn deren Oberfläche so groß geworden ist. daß die verfügbaren Membransubstanzen nicht mehr ausreichen, um diese Oberfläche zu bedecken, ein Ausscheiden von lett aus dem homogenisierten Produkt auftritt.It has now been found that the milk fat is practically tasteless per se and that the typical The taste of dairy products is largely influenced by the membrane substances. For different Purposes it has been found necessary to homogenize dairy products in order to maintain their consistency (Shelf life) and also to increase their full-bodiedness. It was found that with one to extensive homogenization, d. H. So if as a result of the excessive reduction in size of the existing Certainly whose surface has become so large. that the available membrane substances are no longer sufficient to cover this surface, an excretion of lett occurs from the homogenized product.

Es wurde weiter gefunden, daß bei einem Zusatz von Membransubstanzen zu einem Milchprodukt alle die genannten Unzulänglichkeiten nicht auftreten sowie das Produkt bezüglich seiner Geschmacks- und Gebrauchseigenschaften in hohem Maße verbessert werden kann. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Herstellen von Membransubstanzkonzentraten anzugeben, welche Konzentrate für beliebige Zwecke, wie sie beispielsweise oben aufgezählt sind, verwendet werden kann.
Zur Lösung dieser Aufgabe werden die im Patentanspruch angegebenen Schritte vorgeschlagen.It has also been found that when membrane substances are added to a milk product, none of the above-mentioned inadequacies occur and the product can be improved to a great extent with regard to its taste and use properties. The invention is based on the object of specifying a method for producing membrane substance concentrates, which concentrates can be used for any purposes, such as those listed above, for example.
To solve this problem, the steps indicated in the claim are proposed.

Bei Versuchen des Erfinders hat sich gezeigt, daß das bei der Auftrennung der Emulsionen ausgeschiedene Serum etwa lOmal soviel Membransubstanzen und die am ausgeschiedenen, fast reinen Fett anhaftende wäßrige bzw. wasserlösliche Phase bis etwa lOOmal soviel Membransubstanzen enthält, wie die beim Abrahmverfahren abgetrennte niederfetthaltige Fraktion. Das Auftrennen der Emulsion kann dabei in einem auf dem Zentrifugenprinzip beruhenden Homogenisator durchgeführt werden, der in der Literatur, beispielsweise in der Festschrift zum 75jährigen Bestehen der Schwedischen Erfindergemeinschaft »Vom Gedanken zum Erzeugnis«, 1961, S. 15 —22, beschrieben ist.Experiments by the inventor have shown that that which precipitated out during the separation of the emulsions Serum about 10 times as much membrane substances and those aqueous or water-soluble phase adhering to the excreted, almost pure fat up to about 100 times contains as much membrane substances as the low-fat fraction separated during the creaming process. The emulsion can be separated in a homogenizer based on the centrifuge principle in the literature, for example in the Festschrift for the 75 year old Existence of the Swedish Inventors' Association »From Thought to Product«, 1961, pp. 15-22, is described.

-'■■> Bei einer mehrmaligen Durchführung des Verfahrens kann man den Gehalt der wäßrigen Phasen an Membransubstanzen wesentlich erhöhen. So ergibt sich nach dreimaligem Durchführen des Verfahrens, daß die bei der Abrahmung ausgeschiedene niederfetthaltige- '■■> If the procedure is carried out several times the membrane substance content of the aqueous phases can be increased significantly. So it turns out after performing the procedure three times, that the low-fat content excreted during the skimming process

ι» Fraktion etwa 20mal, die bei der »Klarifixierung« (darunter soll die Behandlung in obiger Zentrifuge verstanden werden) abgetrennte wäßrige Fraktion etwa 200mal und die durch das Abtrennen von Fett erhaltene Phase etwa 2000mal soviel Membranstoffe enthält wieι »Fraction about 20 times that were involved in the» clarification « (This should be understood as the treatment in the above centrifuge) separated aqueous fraction, for example 200 times and the phase obtained by separating off fat contains about 2000 times as much membrane material as

υ die niederfetthaltige wäßrige Fraktion beim ersten Abrahmen.υ the low-fat aqueous fraction in the first Framing.

Als membransubstanzhaltige Ausgangsproduktc werden erfindungsgemäß Buttermilch, Vollmilch oder Molke bzw. Mischungen und/oder Pulver und/oderAccording to the invention, buttermilk, whole milk or Whey or mixtures and / or powder and / or

■in Konzentrate aus der genannten Gruppe eingesetzt. Als erfindungsgemäß zum Einemulgiercn in diese Produkte verwendete Fettstoffe werden Milchfett, vegetabilische oder animalische Fette oder öle bzw. Mischungen aus der genannten Gruppe verwendet.■ used in concentrates from the group mentioned. as Fatty substances used according to the invention for emulsification in these products are milk fat, vegetable fat or animal fats or oils or mixtures from the group mentioned are used.

•r> Man kann das erfindungsgemäße Verfahren als eine Extraktion der Membransubstanzen aus Milchprodukten mittels Fettstoffen auffassen. Die Anzahl der nacheinander durchgeführten Wiederholungen der erfindungsgemäßen Ver^rahrcnsschrittgruppc richtetThe method according to the invention can be understood as an extraction of the membrane substances from milk products by means of fatty substances. The number of consecutive repetitions or the United invention is directed ^r ahrcnsschrittgruppc

■>» sich nach dem Verwendungszweck der herzustellenden Membransubstanzkonzentrate. Das erfindungsgemäße Verfahren bietet den Vorteil, daß an drei Stellen des Verfahrensablaufes Membransubstanzkonzentratc abgenommen werde ι können, die sich in ihrem Menibran-■> »depending on the intended use of the Membrane substance concentrates. The inventive method offers the advantage that at three points of the Process sequence Membransubstanzzentratc will be removed ι, which are in their Menibran-

/> substanzgehalt wesentlich unterscheiden. Das Verfahren ist daher in seiner Anwendbarkeit sehr variabel./> Substance content differ significantly. The procedure is therefore very variable in its applicability.

Die einzelnen Konzentrate (Seren) können auch untereinander pemischt und als Mischung wcitervcr wendet werden. Für eine rasche Konzentrierung derThe individual concentrates (sera) can also be mixed with one another and used as a mixture be turned. For a quick concentration of the

mi gewünschten Membransubstanzen ist es günstig, zur ersten Wiederholung des Verfahrensablaufes lediglich das bei der »Klarifixation« und bei der vollständigen Reinigung des Fettes anfallende Serum zu verwenden. Die Ausbeute wird in diesem Fall allerdings sehr raschWith the desired membrane substances, it is beneficial to first repetition of the process sequence only that with the »clarification« and with the complete Purification of the grease accumulating serum to be used. In this case, however, the yield becomes very rapid

hi abnehmen. Zur Herstellung größerer Mengen an Konzentrat wird zweckmäßigerweise bei einem neuen Ansatz jeweils neben den obengenannten beiden Seren auch ein membransubstanzhallines Ausüanirsorodukthi lose weight. For the production of larger quantities of Concentrate is expediently used in a new batch in addition to the two above-mentioned sera also a membrane substance halline treatment product

wieder eingesetzt Die rascheste Konzentrierung erreicht man, wenn jeweils nur das bei der Endreinigung des Fettes ausgeschiedene Serum wieder eingesetzt wird.reinstalled The fastest concentration can be achieved if only this is done during the final cleaning the serum excreted from the fat is reinstated.

Bei der Wahl der Ausgangsprodukte ist es günstig, i solche Milchprodukte einzusetzen, die infolge vorhergegangener Trennverfahren bereits einen erhöhten Gehalt an Membransubstanzen aufweisen. Insbesondere ist hier an Buttermilch oder Molke gedacht, wobei Buttermilch etwa 5mal soviel Membransubstanzen wie normale Milch enthält.When choosing the starting products, it is beneficial to use milk products that are the result of previous Separation processes already have an increased content of membrane substances. In particular we think of buttermilk or whey, with buttermilk about 5 times as much membrane substances as contains normal milk.

Es ist allerdings auch möglich, von Magermilch auszugehen. In gleicher Weise kann man auch Mischungen derartiger Substanzen mit oder ohne natürlichen Wassergehalt verwenden. Beispielsweise kann Butiermilchpulver mit Magermilcli und/oder Wasser mit Feiistoff emulgiert werden.However, it is also possible to start from skimmed milk. In the same way you can too Use mixtures of such substances with or without natural water content. For example can butier milk powder with skimmed milk and / or Water can be emulsified with Feiistoff.

In der Wahl der zum Emulgieren verwendeten Fette kann, wenn an eine direkte Weiterverwendung der Fettstoffe als Speisefett primär nicht gedacht ist, völlig >o frei nach den jeweiligen Erfordernissen der Verfahrenskenndaien gewählt werden. So können die Einflüsse der Schmelzpunkte der Fettstoffe, der Viskosität der hergestellten Emulsionen usw. jeweils nach den verfahrensmäßig günstigsten Gesichtspunkten zusam- 2^r> mengestellt werden. Bei einer Auswahl der Fette im Hinblick auf eine direkte Verwendung zu Eßzwecken kann selbstverständlich auch den diesbezüglichen Erfordernissen, so insbesondere bezüglich Schmelzpunkt, Verdaulichkeit und Verträglichkeit im Organis- «1 mus Rechnung getragen werden.In the choice of the fats used for emulsification, if direct further use of the fatty substances as edible fat is not primarily intended, a choice can be made completely freely according to the respective requirements of the process characteristics. Thus, the effects of the melting points of fats and oils, the viscosity of the emulsions prepared can, etc. after each of the procedurally best viewpoints together 2 ^r> are volume up. When the fats are selected with a view to direct use for eating purposes, the relevant requirements, in particular with regard to melting point, digestibility and compatibility in the organism, can of course also be taken into account.

Die Erfindung wird im nachfolgenden anhand eines Beispiels näher erläutert.The invention is explained in more detail below using an example.

Buttermilch mit 0,3% Fettgehalt wurde bei etwa 80°C mit Butterschmalz (Schmalz auf entwässerter Butterba- η sis) emulgiert, wobei eine Emulsion mit 4,3% Fettgehalt hergestellt wurde. Diese Emulsion wurde einem handelsüblichen Separator eingespeist und dort in eine niederfetthaltige Fraktion mit 0,03% Fettgehalt und eine hochfetthaltige Fraktion mit 55% Fett getrennt, w Die hochfetthaltige Fraktion wurde anschließend in vorstehend genannter Zentrifuge, bei der durc!: Anwenden von Gegendruck beim Zentrifugieren die Verbindung zwischen den Fottpartikeln und den sie umhüllenden Membransubstanzen zerschlagen werden 4~> kann, in eine Fettfraktion mit etwa 90% freiem, d. h. membransubstanzfreien Fettstoffen und ein wässeriges niederfetthaltiges Serum mit einem Fettgehalt von 0.03% aufgetrennt. Dieses Serum wies den zehnfachen Membransubstanzgehalt gegenüber der beim Abrah- />n men gewonnenen niederfetthaltigen Fraktion auf. Das ausgeschiedene Fett wurde sodann durch Aufschmelzen und Zentrifugieren auf einen Gehalt von 99,9% freien Fettstoffen gebracht. Das dabei abgeschiedene wässerige Serum (Fettgehalt 0,5 Gew.-%) hatte einen Membransubstanzgehall, der etwa lOOmal größer war als der beim Abrahmen erhaltenen niederfetthaltigen Fraktion. Die wässerigen Seren aus dem Zentrifugieren und aus der endgültigen Fettreinigung wurden vereinigt und erneut mit Butterschmalz zu einer 4,3%igen mi Emulsion wie oben beschrieben emuleiert. Nach dreimaliger Wiederholung der eingangs erwähnten Verfahrensschritte (Separieren, Zentrifugieren und Befreien des Fettes von der anhaftenden bzw. wasserlöslichen Phase) enthielt das beim Befreien des Fettes abgetrennte Serum etwa 2000mal soviel Men> branstoffe wie die beim ersten Separieren abgetrennte niederfetthaltige Fraktion.Buttermilk with 0.3% fat content was emulsified at about 80 ° C. with clarified butter (lard on dehydrated butter base), an emulsion with 4.3% fat content being produced. This emulsion was fed a commercial separator, and separated into a low-fat fraction with 0.03% fat content and a high fat fraction with 55% fat, w The high fat-containing fraction was then in the above-mentioned centrifuge in which Pieter !: applying back pressure during centrifugation the connection between the particles and the membrane substances surrounding them can be broken, separated into a fat fraction with about 90% free, ie membrane-free fatty substances and an aqueous, low-fat serum with a fat content of 0.03%. This serum had ten times the membrane substance content compared to the low-fat fraction obtained from skimming. The excreted fat was then brought to a content of 99.9% free fatty substances by melting and centrifuging. The aqueous serum separated out (fat content 0.5% by weight) had a membrane substance volume which was about 100 times greater than the low-fat fraction obtained during skimming. The aqueous sera from the centrifugation and from the final fat cleaning were combined and emulated again with clarified butter to form a 4.3% mi emulsion as described above. After the process steps mentioned at the outset were repeated three times (separation, centrifugation and freeing of the adhering or water-soluble phase from the fat), the serum separated during the liberation of the fat contained about 2000 times as much human fuel as the low-fat fraction separated during the first separation.

Die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Konzentrate können praktisch allen Milchprodukten zugesetzt werden. Wie schon eingangs erwähnt, erhöht ein Zusatz von Membransubstanzen die Geschmacks- und Gebrauchseigenschaften von Milch in hohem Maße. Es ist mit einem Zusatz von Membransubstanzkonzentraten zu Milchprodukten auch möglich, milchfremde Fette in Milchprodukte einzuemulgieren. So können diese Milchprodukte bezüglich ihrer Verdaulichkeit und ihrer Verträglichkeit, hier ist insbesondere an den Gehalt an essentiellen Fettsäuren in Milchprodukten gedacht, auf den ernährungsmäßig und diätetisch günstigsten Stand gebracht werden.The concentrates produced by the process according to the invention can be used with practically all milk products can be added. As already mentioned at the beginning, the addition of membrane substances increases the The taste and use properties of milk to a large extent. It is with an addition of membrane substance concentrates In addition to dairy products, it is also possible to emulsify non-dairy fats in dairy products. So, here is how these dairy products can be as regards their digestibility and tolerance in particular the content of essential fatty acids in dairy products, on the nutritional basis and brought to the best possible diet.

Weiterhin können die erfindungsgemäßen Membransubstanzkonzentrate zur Herstellung von Emulsionen aus beliebigen Fettstoffen zur Verwendung als Nahrungsmittel eingesetzt werden. Dies betrifft hauptsächlich die Margarine- und Speisefettherstellung. Auch als Zusatz zu Trockensubstanzen, wie beispielsweise backfertige.r Mischungen, Milchpulver, Kindernährmitteln und Puddingpulver, sind die erfindungsgemäßen Membransubstanzkonzentrate bestens geeignet.Furthermore, the membrane substance concentrates according to the invention can be used for the production of emulsions made of any fatty substances for use as food. This mainly affects the production of margarine and edible fat. Also as an additive to dry substances, such as Ready-to-bake mixes, powdered milk, food for children and pudding powder, the membrane substance concentrates according to the invention are ideally suited.

Bei Rekombinationsverfahren sowie bei den obengenannten Anwendungen als Zusatz zu Trockensubstanzen ist es günstig, die erfindungsgemäß hergestellten Nahrungsmittelzusätze (Membransubstanzkonzentrate) als Pulver einzusetzen. Zu diesem Zweck werden die entsprechenden flüssigen Konzentrate einer Walzen-, Sprüh- oder Gefriertrocknung unterworfen. Eine Sprühtrocknung, die bei Temperaturen von über 100⁰C durchgeführt werden kann, wird insbesondere bei Konzentraten mit hohem Wassergehalt angewendet, während eine Gefriertrocknung in^rbesondere für Substanzen mit niederem Wassergehalt Verwendung findet. Man kann auch vor dem Trockenverfahren den Wassergehalt durch Eindicken herabsetzen. Eine Gefriertrocknung wird im vorliegenden Fall vorteilhaft zwischen —20 und —30°C und unter Anlegen eines Vakuums durchgeführt. Das Vakuum kann zwischen 10~' und 10~²Torr liegen. Gegebenenfalls insbesondere bei der Turmtrocknung (Sprühtrocknung) wird das Membransubstanzkonzentrat in eine leicht lösliche Form übergeführt.In the case of recombination processes and in the above-mentioned applications as an additive to dry substances, it is advantageous to use the food additives (membrane substance concentrates) produced according to the invention as a powder. For this purpose, the corresponding liquid concentrates are subjected to roller, spray or freeze drying. A spray drying that can be carried out at temperatures above 100 ⁰ C is applied in particular, for concentrates with high water content, while a freeze-drying ^r special place for substances with low water content use. The water content can also be reduced by thickening before the dry process. In the present case, freeze-drying is advantageously carried out between -20 and -30 ° C. and with the application of a vacuum. The vacuum can be between 10 ~ 'and 10 ~ ² Torr. If necessary, particularly in the case of tower drying (spray drying), the membrane substance concentrate is converted into a readily soluble form.

Die Erfindung ist auf die dargestellten Möglichkeiten nicht beschränkt. So kann die durch Einemulgieien von Fettstoffen in eine Membransubstan/.stoffe enthaltende Flüssigkeit hergestellte Emulsion beispielsweise direkt vorstehend beschriebener Zentrifuge zugeführt werden, anstatt vorher einem Aufrahmvcrfahren (Separierverfahren) unterworfen zu werden. Dies ist eine Frage der günstigsten Arbeitsbedingungen. Es liegt auf der Hand, daß das jeweilige Vorgehen stets ein Optimum aus verschiedenartigen Verfahrensbedingungen darstellen muß.The invention is not limited to the possibilities shown. So by adding Fatty substances in a liquid containing membrane substances /. Substances produced emulsion, for example, directly be fed to the centrifuge described above instead of a creaming process (separation process) beforehand to be subjected. This is a question of the most favorable working conditions. It is obvious, that the respective procedure always represents an optimum of different process conditions got to.

Claims (4)

Patentanspruch: Verfahren zum Herstellen von Membransubstanzkonzentraten aus Milchprodukten niederen Fettgehaltes und/oder Milchprodukten, die Membransubstanzen enthalten, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:Claim: Process for producing membrane substance concentrates from milk products with a low fat content and / or milk products which contain membrane substances, characterized by the following process steps: 1. Herstellen einer Emulsion mit einem Fettgehalt von 0,8 bis 7 Gew.-% aus1. Preparation of an emulsion with a fat content of 0.8 to 7% by weight 1.1 Fett und/oder Milchfett1.1 Fat and / or milk fat 1.2 Milchprodukten mit geringem Fettgehalt1.2 Dairy products with a low fat content 2. Auftrennen der Emulsion in2. Separating the emulsion into 2.1 erste wäßrige Fraktion mit 0,03 bis 0,9% Fett2.1 first aqueous fraction with 0.03 to 0.9% fat 2.2 erste Fettfraktion mit 10 bis 80% Fett2.2 first fat fraction with 10 to 80% fat 3. Auftrennen der ersten (unter Phasenumkehr) Fettfraktion in3. Separation of the first (with phase inversion) fat fraction into 3.1 zweite wäßrige Fraktion mit einem Fettgehalt von 0.03 bis 7 Gew.-%3.1 second aqueous fraction with a fat content of 0.03 to 7% by weight 3.2 zweite Fettfraktion mit 80 bis 100% Fett3.2 second fat fraction with 80 to 100% fat 4. Gegebenenfalls Auftrennen der zweiten Fettfrakiion in4. If necessary, separation of the second fat fraction into 4.1 dritte wäßrige Fraktion mit einem Fettgehalt von 0,03 bis 2 Gew.-%4.1 third aqueous fraction with a fat content of 0.03 to 2% by weight 4.2 dritte Fettfraktion mit einem Fettgehalt von 97 bis 100Gew.-%4.2 third fat fraction with a fat content of 97 to 100% by weight wobei die zweite und dritte wäßrige Fraktion das gewünschte Produkt darstellen.the second and third aqueous fractions being the desired product.