DE2042304C3 - 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 Membransubstanzen sind chemisch kompliziert gebaute Eiweißkörper, die in ihrer Struktur nicht vollständig erfoischt 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 μιη 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 vlie Schlagbarkeit von Rahm, die Schlagzeit und die Serumausscheidung 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 membrane substances are chemically complex protein bodies, which are not completely recovered in their structure and consist of a protein-phospholipoid complex and a high-melting triglyceride fraction should. These membrane substances envelop the fat particles in the milk in the form of an approximately 5 μm thick Membrane that is important for many technical processes. So the creaming depends on the milk as well the buttering of the cream and also the properties of the cream produced during creaming to a high degree Dimensions depend on the mentioned membrane substances. It is also vlie whippability of cream, the whipping time and the Serum excretion in whipped cream is a 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 Fetteilchen deren Oberfläche so groß geworden ist, daß die verfügbaren Membransubstanzen nicht mehr ausreichen, um diese Oberfläche zu bedecken, ein Ausscheiden von Fett 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 For this purpose, it has proven necessary to homogenize dairy products in order to maintain their stability (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 Fat particles whose surface has become so large that the available membrane substances are no longer sufficient, in order to cover this surface, separation of fat from the homogenized product occurs.

Es wurde weiter gefunden, daß bei einem Zusatz von Membransubstanzen zu einem Milchprodukt alle die genanntem 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 Patentansprach angegebenen Schritte vorgeschlagen.It has also been found that when membrane substances are added to a milk product, none of the above-mentioned deficiencies 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 patent 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 the When the emulsions were separated, about 10 times as many membrane substances and the serum separated 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 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 wie die niederfetthaltige wäßrige Fraktion beim ersten Abrahmen.If the process is carried out several times, the content of the aqueous phases can be measured Significantly increase membrane substances. Thus, after performing the method three times, the The low-fat fraction excreted during the creaming process about 20 times, that during 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 the low-fat aqueous fraction in the first skimming process.

Als membraiisubstanzhaltige Ausgangsprodukte werden erfindungsgemäß Buttermilch, Vollmilch oder Molke bzw. Mischungen und/oder Pulver und/oder Konzentrate aus der genannten Gruppe eingesetzt. Als erfindungsgemäß zum Einemulgieren in diese Produkte verwendete Fettstoffe werden Milchfett, vegetabilische oder animalische Fette oder Öle bzw. Mischungen aus der genannten Gruppe verwendet.As starting products containing membrane substance according to the invention buttermilk, whole milk or whey or mixtures and / or powder and / or Concentrates from the group mentioned are used. As according to the invention for emulsification in these products The fatty substances used are milk fat, vegetable or animal fats or oils or mixtures of them of the group mentioned.

Man kann das erfindungsgemäße Verfahren als eine Extraktion der Membransubstanzen aus Milchprodukten mittels Fettstoffen auffassen. Die Anzahl der nacheinander durchgeführten Wiederholungen der erfindungsgemäßen Verfahrensschrittgruppe richtet sich nach dem Verwendungszweck der herzustellenden Membransubstanzkonzentrate. Das erfindungsgemäße Verfahren bietet den Vorteil, daß an drei Stellen des Verfahrensablaufes Membransubstanzkonzentrate abgenommen werden können, die sich in ihrem Membransubstanzgehalt wesentlich unterscheiden. Das Verfahren ist daher in seiner Anwendbarkeit sehr variabel.The method according to the invention can be used as an extraction of the membrane substances from milk products understand by means of fatty substances. The number of consecutive repetitions of the Process step group according to the invention depends on the intended use of the Membrane substance concentrates. The inventive method offers the advantage that at three points of the Process sequence membrane substance concentrates can be removed, which are in their membrane substance content differ significantly. The method is therefore very variable in its applicability.

Die einzelnen Konzentrate (Seren) können auch untereinander gemischt und als Mischung weiterverwendet werden. Für eine rasche Konzentrierung der 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 rasch abnehmen. Zur Herstellung größerer Mengen an Konzentrat wird zweckmäßigerweise bei einem neuen Ansatz jeweils neben den obengenannten beiden Seren auch ein membransubstanzhaltiges AusgangsproduktThe individual concentrates (serums) can also be mixed with one another and used as a mixture will. For a rapid concentration of 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 decrease. To produce larger amounts of concentrate, it is advisable to use a new one In addition to the above-mentioned two sera, a starting product containing a membrane substance is also used

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, 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 those dairy 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 Buttermilchpulver mit Magermilch und/oder Wasser mit Fettstoff emulgiert werden.However, it is also possible to use skimmed milk to go out. Mixtures of such substances with or without can also be used in the same way use natural water content. For example, buttermilk powder with skimmed milk and / or Water can be emulsified with fat.

In der Wahl der zum Emulgieren verwendeten Fette kann, wenn an eine direkte Weiterverwendung der Fettstoffe als Speisefett primär nicht gedacht ist, völlig frei nach den jeweiligen Erfordernissen der Verfahrenskenndaten gewählt werden. So können die Einflüsse der Schmelzpunkte der Fettstoffe, der Viskosität der hergestellten Emulsionen usw. jeweils nach den verfahrensmäßig günstigsten Gesichtspunkten zusammengestellt 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 Organismus Rechnung getragen werden.In the choice of the fats used for emulsification can, if in a direct further use of the Fatty substances as edible fat are not primarily intended to be chosen completely freely according to the respective requirements of the process parameters. So the influences of the Melting points of the fatty substances, the viscosity of the emulsions produced, etc. in each case according to the procedurally most favorable aspects are compiled. With a selection of fats in the With regard to a direct use for eating purposes can of course also the relevant Requirements, especially with regard to the melting point, digestibility and tolerance in the organism To 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 8O⁰C mit Butterschmalz (Schmalz auf entwässerter Butterbasis) 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 gttrennt. Die hochfetthaltige Fraktion wurde anschließend in vorstehend genannter Zentrifuge, bei der durch Anwenden von Gegendruck beim Zentrifugieren die Verbindung zwischen den Fettpartikeln und den sie umhüllenden Membransubstanzen zerschlagen werden 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 Abrahmen 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 Membransubstanzgehalt, 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 Emulsion wie oben beschrieben emulgiert. 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 2000mai soviel Membranstoffe wie die beim ersten Separieren abgetrennte niederfetthaltige Fraktion.Butter milk with 0.3% fat was emulsified at about 8O ⁰ C with butter oil (lard on dehydrated butter-based), an emulsion was prepared with 4.3% fat content. This emulsion was fed into a commercially available separator and separated there into a low-fat fraction with 0.03% fat content and a high-fat fraction with 55% fat. The high-fat fraction was then in the above-mentioned centrifuge, in which the connection between the fat particles and the membrane substances surrounding them can be broken by applying counter pressure during centrifugation, into a fat fraction with about 90% free, ie membrane-free fatty substances and an aqueous, low-fat serum separated a fat content of 0.03%. This serum had ten times the membrane substance content compared to the low-fat fraction obtained during 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 content 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 emulsified again with clarified butter to form a 4.3% emulsion as described above. After three repetitions of the process steps mentioned at the beginning (separation, centrifugation and freeing the fat from the adhering or water-soluble phase), the serum separated during the liberation of the fat contained about 2000mai as much membrane substances 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 with 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 their tolerability In particular, thought of the essential fatty acid content 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 backfertigen Mischungen, Milchpulver, Kindernährmitteln und Puddingpulver, sind die erfindungsgemäßen Membransubstanzkonzentrate bestens geeignetFurthermore, 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, milk powder, children's foods and pudding powder are those of the invention Membrane substance concentrates 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 100° C durchgeführt werden kann, wird insbesondere bei Konzentraten mit hohem Wassergehalt angewendet, während eint Gefriertrocknung insbesondere 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 —30⁰C und unter Anlegen eines Vakuums durchgeführt. Das Vakuum kann zwischen 10-' und 10~² Torr 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. Spray drying, which can be carried out at temperatures of over 100 ° C., is used in particular for concentrates with a high water content, while freeze drying is used in particular for substances with a low water content. The water content can also be reduced by thickening before the dry process. A freeze-drying is in this case advantageously from -20 to -30 ⁰ C and under a vacuum. The vacuum may be between 10 'and 10 are ~ 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 Einemulgieren von Fettstoffen in eine Membransubstanzstoffe enthaltende Flüssigkeit hergestellte Emulsion beispielsweise direkt vorstehend beschriebener Zentrifuge zugeführt werden, anstatt vorher einem Aufrahmverfahren (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 emulsifying Fatty substances in a liquid containing membrane substances, 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 Z2 erste Fettfraktion mit 10 bis 80% FettZ2 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.) zweite wäßrige Fraktion mit einem Fettgehalt von 0,03 bis 7 Gew.-%3.) second aqueous fraction with a fat content of 0.03 to 7 wt .-% 3.2 zweite Fettfraktion mit 80 bis 100% Fett3.2 second fat fraction with 80 to 100% fat 4. Gegebenenfalls Auftrennen der zweiten Fettfraktion in4. If necessary, separate 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.