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DE60317057T2 - Verfahren zur herstellung eines lactosefreien milchprodukts - Google Patents

Verfahren zur herstellung eines lactosefreien milchprodukts Download PDF

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DE60317057T2
DE60317057T2 DE60317057T DE60317057T DE60317057T2 DE 60317057 T2 DE60317057 T2 DE 60317057T2 DE 60317057 T DE60317057 T DE 60317057T DE 60317057 T DE60317057 T DE 60317057T DE 60317057 T2 DE60317057 T2 DE 60317057T2
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DE
Germany
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milk
lactose
retentate
permeate
ultrafiltration
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
DE60317057T
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English (en)
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DE60317057D1 (de
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Olli Tossavainen
Janne Sahlstein
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Valio Oy
Original Assignee
Valio Oy
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Publication date
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Description

  • GEGENSTAND DER ERFINDUNG
  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung laktosefreier Milchprodukte und insbesondere die Verwendung von unterschiedlichen Membrantechniken bei der Herstellung von Milchprodukten.
  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Membrantechniken sind bekannte Trennverfahren, die sowohl auf Molekular- als auch auf Ionenebene verwendet werden. Derartige Verfahren verbrauchen wenig Energie und ermöglichen die Konzentrierung und Fraktionierung von Milch. Energie wird zum Beispiel gespart, weil beim Wasserentzug bei der Verwendung von Membrantechniken kein Phasenänderungen notwendig ist, wie das bei Kondensation und Verdampfung der Fall ist.
  • Im Allgemeinen werden vier Grundtypen von Membranfiltrationsverfahren verwendet, von denen jedes einem unterschiedlichen Verwendungszweck gerecht wird. Entsprechend der Trennfähigkeit sind diese vier Grundtypen, von der geringsten Porengröße bis zur größten Porengröße: Umkehrosmose (RO), Nanofiltration (NF), Ultrafiltration (UF) und Mikrofiltration (MF). Von diesen Verfahren werden Umkehrosmose im Allgemeinen zur Konzentrierung, Ultrafiltration und Mikrofiltration zur Fraktionierung, und Nanofiltration sowohl zur Konzentrierung als auch zur Fraktionierung verwendet.
  • Mikrofiltration, Ultrafiltration und Nanofiltration sind Membrantrennverfahren, bei denen Flüssigkeit durch eine semipermeable Membran filtriert wird. Eine semipermeable Membran ist eine Membran, die nur einen Teil der Bestandteile in einer Lösung durchlässt. Das System kann ferner einen Vorfilter zum Abfiltrieren der größten oder der präzipitierten Bestandteile umfassen.
  • Osmose ist die spontane Bewegung einer Flüssigkeit durch eine semipermeable Membran von einer verdünnten Lösung durch die Membran hin zu einer stärker konzentrierten Lösung. Bei einer Umkehrosmosevorrichtung kehrt sich der Strom durch eine Zunahme des Drucks der konzentrierten Lösung, der höher als der osmotische Druck ist, um. Umkehrosmose ermöglicht die Abtrennung der gelösten Salze. In der Praxis ist die bei der Umkehrosmose erhaltene Flüssigkeit (Permeat) rein genug, um in das Abwassersystem eingeleitet werden zu können. Die häufigste Verwendung von Umkehrosmose ist die Produktion von Trinkwasser aus Meerwasser.
  • Die Verwendung von Membranverfahren ermöglicht die Abtrennung von Milchkomponenten, indem man Milch dazu bringt wird, bei erhöhtem Druck durch eine Membran zu fließen. Die Bestandteile, die kleiner als die Porengröße der Membran sind, passieren dann die Membran (Permeat), und die größeren Bestandteile werden hinter der Membran zurückgehalten (Retentat). Mit anderen Worten werden immer zwei Ströme gebildet, die das Trennsystem verlassen.
  • In den letzten Jahrzehnten wurden Membrantechniken erfolgreich von der Milchindustrie verwendet, zum Beispiel bei der Behandlung von Molke und Abwasser. Man beobachtete jedoch in der Milchindustrie, dass Membrantechniken sehr gut zur Behandlung von Kuhmilch geeignet sind, von der bekannt ist, dass sie große Mengen an wertvollen Nährstoffen und funktionellen Verbindungen enthält. Tatsächlich haben sich jüngere Untersuchungen auf die Membranfiltration von Milch und die Verwendung derartiger filtrierter Milch bei der Herstellung von Milchprodukten konzentriert, wie zum Beispiel Käse, Speiseeis und Yoghurt.
  • Bei diesen Studien wurde der steigenden Nachfrage nach laktosefreien Milchprodukten während der letzten paar Jahre besondere Aufmerksamkeit geschenkt. Es ist allgemein bekannt, dass manche Menschen laktoseintolerant sind, d. h., dass sie Milchprodukte, die eine normale Laktosemenge enthalten, nicht vertragen. Zudem ist die Aufnahme von Milchprodukten mit einem geringen Laktosegehalt manchmal auch aus anderen Gründen notwendig. Wenn zum Beispiel Antibiotika eingenommen wurden, kann zum Beispiel die Fähigkeit des Darms beeinträchtigt sein, Laktose in Monosaccharide zu spalten.
  • Zur Entfernung von Laktose aus Milch wurden bereits mehrere Verfahren beschrieben. Im Allgemeinen liegt das Problem bei allen bekannten Verfahren darin, dass sich die organoleptischen Eigenschaften verändern. Ein allgemein bekanntes Verfahren auf diesem Gebiet ist das herkömmliche enzymatische Verfahren zum Entfernen von Laktose. Bei diesem Verfahren wird der Milch Laktase hinzugefügt, was zur Umwandlung von mehr als 80% der Laktose in Monosaccharide, d. h. Glukose und Galactose, führt. Das Problem hierbei ist der unangenehme süße Geschmack der Milch, der durch die Monosaccharide verursacht wird.
  • Die WO 00/45643 offenbart ein Verfahren, dessen Ziel die Erhaltung der organoleptischen Eigenschaften der Milch ist. Gemäß dieser Veröffentlichung wird dies erreicht, indem man die Laktosemenge bis zu einem Laktose-Protein-Verhältnis von etwa 1:1 reduziert und dann die Milch mit Laktase behandelt, um die restliche Laktose in Monosaccharide umzuwandeln. Gemäß dieser Veröffentlichung kann die Laktosemenge entweder durch Ultrafiltration oder Diafiltration verringert werden. Das wesentliche Merkmal des gezeigten Verfahrens ist die Verringerung des Verhältnisses von Laktose zu Protein. Dies wird auch erreicht, indem man die Proteinmenge entweder durch Konzentrieren der Ausgangsmilch oder durch Zugabe von Protein zu der Milch bei einem beliebigen Verfahrensschritt erhöht.
  • Das Problem bei einem derartigen Verfahren besteht darin, dass bei der Ultrafiltration oder Diafiltration nicht nur Laktose, sondern auch ein Teil der Salze, die für den Geschmack der Milch bedeutend sind, aus der Milch entfernt werden. Ein weiterer Nachteil bei der Verwendung der Ultrafiltration ist, dass das Nebenprodukt, das Permeat, das Wasser, Laktose, Salze und niedermolekulare Stickstoffverbindungen umfasst, nur schwer verwendet werden kann.
  • Die finnische Veröffentlichung 104 783 B1 offenbart ein Verfahren zur Herstellung eines Molkesalzpulvers aus Molke oder einem Permeat der Ultrafiltration von Milch. Das Verfahren umfasst Nanofiltration, Konzentrierung und Trocknen der Molke oder des Permeats. Das Molkesalzpulver, das bei dem Verfahren erhalten wird, ist als Ersatz für herkömmliches Kochsalz (NaCl) verwendbar.
  • Die EP 226 035 B1 offenbart ein Verfahren zur spezifischen chromatographischen Abtrennung von Laktose aus Milch. Bei dem Verfahren wird Milch so fraktioniert, dass eine Laktosefraktion abgetrennt wird und die Salze in der Proteinfraktion oder der Protein/Fett-Fraktion verbleiben. Der Vorteil des Verfahrens ist, dass statt eines Permeats eine reine Laktoselösung erhalten wird, und dass alle Substanzen, die für den Geschmack wichtig sind, einschließlich Salze, in der Milch bleiben. Die chromatographische Abtrennung ist jedoch ein zeitaufwändiges und komplexes Verfahren. Ein weiteres Problem der chromatographischen Trennung ist der hohe Kaufpreis der Geräte, da gewöhnliche Molkerein normalerweise nicht über derartige Geräte verfügen.
  • Die WO 93/022037 offenbart ein Verfahren zur Membranfiltration von Milch zur Regulierung fester Milchbestandteile. Um den Gehalt an einwertigen Salzen zu erhöhen, ohne den Laktosegehalt der Milch zu erhöhen, können Ultrafiltration, Nanofiltration und Umkehrosmose verwendet werden. Die Salze werden in Form eines RO-Retentats zu einem Zuleitungsrohr einer Ultrafiltrationseinheit zurückgeführt. Der Nachteil des Verfahrens besteht darin, dass das RO-Retentat, das zur UF-Filtration zurückgeführt wird, nur eine geringe Wirkung auf den Salzgehalt des UF-Retentats hat.
  • Die französische Patentanmeldung 2125137 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung eines laktosefreien Milchprodukts durch die Schritte Ultrafiltration und Umkehrosmose, wobei ein Permeat der Ultrafiltration mit Umkehrosmose behandelt wird, wodurch eine Fraktion erhalten wird, die bei der Umkehrosmose zurückgehalten wird und Laktose enthält, und eine Fraktion, die eine Filtrationsmembran passiert und Mineralsalze und Wasser enthält. Die letztgenannte Fraktion, d. h. das Permeat, wird mit einem Retentat aus der Ultrafiltration vereinigt. Die Zusammensetzung und Konzentration der Salze, die zurückgehalten werden/in das RO-Permeat passieren sollen, kann durch dieses zweistufige Verfahren nicht gesteuert werden. Daher ist es nicht möglich, die gewünschten organoleptischen Eigenschaften eines laktosefreien Milchprodukts durch Ultrafiltration und Umkehrosmose zu erhalten.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
  • Daher ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Lösung der oben genannten Probleme zur Verfügung zu stellen. Die Aufgabe der Erfindung wird durch ein Verfahren gelöst, das durch die Merkmale in den unabhängigen Ansprüchen charakterisiert ist. Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
  • Die Erfindung basiert auf der überraschenden Beobachtung, dass die Salze, die bei herkömmlicher Ultrafiltration entfernt werden, dem Milchprodukt mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens wieder zugeführt werden können, wobei das Milchprodukt ultrafiltriert, nanofiltriert und durch Umkehrosmose konzentriert wird, und dem UF-Retentat anschließend Salz zugegeben wird. Das auf diese Weise erhaltene Milchprodukt mit geringem Laktosegehalt kann dann einer Hydrolyse unterzogen werden, bei der die restliche Laktose durch das Laktase-Enzym in Monosaccharide umgewandelt wird, wodurch ein im Wesentlichen laktosefreies Milchprodukt entsteht.
  • Ein Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist, dass die organoleptischen Eigenschaften des Milchprodukts erhalten bleiben. Zudem können bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die gebildeten Abflüsse, das NF-Retentat und das RO-Permeat leicht weiterverarbeitet werden. Das NF-Retentat umfasst hauptsächlich Laktose und Wasser, und das RO-Permeat umfasst im Wesentlichen nur Wasser. Das erhaltene RO-Permeat ist rein genug, um beispielsweise als Spülwasser zum Gerätewaschen verwendet werden zu können. Ein weiterer Vorteil ist, dass das erfindungsgemäße Verfahren die Herstellung eines Milchprodukts ermöglicht, das nur Bestandteile umfasst, die aus Milch stammen. Obwohl dies bei der vorliegenden Erfindung nicht notwendig ist, können dem Milchprodukt bei dem erfindungsgemäßen Verfahren auch andere Substanzen zugegeben werden, falls dies notwendig sein sollte.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
  • Im Folgenden werden unter Bezug auf die anliegende Zeichnung, in der 1 ein Blockdiagramm eines Verfahrens gemäß einer Ausführungsform der Erfindung zeigt, bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung im Einzelnen beschrieben.
  • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines laktosefreien Milchprodukts, das durch die Schritte gekennzeichnet ist, dass das Milchprodukts ultrafiltriert, nanofiltriert und durch Umkehrosmose konzentriert wird, und dem UF-Retentat anschließend Salz zugegeben wird. Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht die Entfernung von Laktose aus der Milch ohne Auswirkungen auf die organoleptischen Eigenschaften des zu erzeugenden Milchproduktes zu haben, da die Salze, die beim Entfernen der Laktose entfernt werden, wieder zugeführt und/oder ersetzt werden können.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst bevorzugt die Schritte
    • a) Ultrafiltrieren von Milch,
    • b) Nanofiltrieren des bei der Ultrafiltration erhaltenen UF-Permeats,
    • c) Konzentrieren des in Schritt b) erhaltenen NF-Permeats durch Umkehrosmose,
    • d) Verwendung des in Schritt c) erhaltenen RO-Retentats als ein Salz, das dem UF-Retentat zugegeben wird.
  • Bei einer Ausführungsform der Erfindung wird dem UF-Retentat zusätzlich zu dem Salz oder statt des Salzes, das in dem RO-Retentat, das aus demselben Herstellungsprozess erhalten wurde, enthalten ist, ein weiteres Salz zugegeben. Das zuzugebende Salz ist vorzugsweise ein Molkesalz, das zum Beispiel ein RO-Retentat, das aus einem Nanofiltrationsmilchpermeat hergestellt wurde, oder ein chromatographisch abgetrenntes Salzpulver ist.
  • Das zuzugebende Molkesalz kann entweder ein Pulver oder eine Lösung sein. Das UF-Retentat und das RO-Retentat, die aus dem Ultrafiltrationsmilchpermeat hergestellt wurden und ihm zugegeben werden sollen, können auch aus anderen Prozessen stammen.
  • 1 zeigt ein Blockdiagramm einer erfindungsgemäßen Ausführungsform. Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsformen verschiedener Verfahrensschritte beschrieben. In der vorliegenden Offenbarung bezeichnen Prozentangaben Gewichtsprozent, falls nicht anders angegeben.
  • Die Ultrafiltration wird bevorzugt mit einem Konzentrationskoeffizienten k = 1 bis 4, besonders bevorzugt k = 1,5 bis 2 durchgeführt. Der Konzentrationskoeffizient (k) bezeichnet das Gewichtsverhältnis von eingespeister Filtrationsflüssigkeit und Retentat und wird durch die folgende Formel angegeben:
    Figure 00050001
  • Das UF-Permeat, das bei der Ultrafiltration von Milch gebildet wird, enthält typischerweise etwa 4,3% Laktose und etwa 0,4% Asche, wobei sein Trockenmassegehalt zwischen 5,0 und 5,5% liegt. Das UF-Retentat (k = 1,5 bis 2), das bei der Ultrafiltration gebildet wird, enthält etwa 5 bis 7% Protein, etwa 4,6 bis 4,9% Laktose und etwa 1,0 bis 1,2% Asche; wobei sein Trockenmassegehalt zwischen 11 und 14% liegt. Geeignete Membranen sind zum Beispiel GR81 PP und GR61 PP, hergestellt von Danish Separation Systems, Dänemark.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die Nanofiltration bevorzugt bei einem Konzentrationskoeffizienten von k = 1 bis 6, besonders bevorzugt von k = 3 bis 5, durchgeführt. Das Permeat (NF Permeat), das bei der Nanofiltration gebildet wird, enthält hauptsächlich einwertige Salze und Harnstoff, wobei der Trockenmassegehalt zwischen 0,1 und 0,3% liegt.
  • Das NF-Retentat, das bei der Nanofiltration gebildet wird, enthält Laktose (etwa 90% des Trockenmassegehalts), und sein Trockenmassegehalt liegt zwischen 20 und 24%. Geeignete Membranen sind zum Beispiel Desal 5 (Osmonics Inc., USA) und NF45 (Filmtec, USA).
  • Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die Umkehrosmose bevorzugt bei einem Konzentrationskoeffizienten von k = 2 bis 20, besonders bevorzugt k = 5 bis 12, durchgeführt. Das Permeat (RO-Permeat), das bei der Umkehrosmose gebildet wird, enthält hauptsächlich nur Wasser. Das RO-Retentat, das bei der Umkehrosmose gebildet wird, enthält typischerweise 0,5 bis 2% Asche, wobei sein Trockenmassegehalt zwischen 1 und 3% liegt. Geeignete Membranen sind zum Beispiel Nanomax-95, hergestellt von Millipore Corp., USA.
  • Bei einer Ausführungsform der Erfindung wird die Milch vor der Ultrafiltration auf den gewünschten Fettgehalt standardisiert. Bei der Milchproduktion kann der Fettgehalt zwischen 0 und 7% variieren, bevorzugt zwischen 0 bis 4,5%. Übersteigt der Fettgehalt der Milch 7%, ist im Allgemeinen Rahm beteiligt. Das erfindungsgemäße Verfahren kann auch zur Herstellung von laktosefreiem Rahm verwendet werden.
  • Die Milch kann vor der Ultrafiltration auch hitzebehandelt, d. h. pasteurisiert, werden. Pasteurisierung bezeichnet das Erhitzen von flüssigen Nahrungsmitteln (insbesondere Milch) auf eine Temperatur von 60 bis 90°C, um Pathogene zu zerstören.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst ferner bevorzugt einen enzymatischen Hydrolyseschritt, bei dem die restliche Laktose durch Laktase, d. h. β-D-Galactosidase, in Monosaccharide umgewandelt wird. Im Handel sind mehrere unterschiedliche Enzyme erhältlich, die für das erfindungsgemäße Verfahren geeignet sind. Diese umfassen zum Beispiel Laktasen, die von Kluyveromyces fragilis produziert werden (z. B. HA-Laktase, Chr. Hansen A/S, Dänemark), oder Laktasen, die von Kluyveromyces lactis produziert werden (z. B. Validase, Valley Research Inc., USA). Die Hydrolyse dauert bevorzugt 1 bis 36 Stunden und wird bei einer Temperatur von 5 bis 70°C, bevorzugt 6 bis 15°C durchgeführt. Es sollte jedoch beachtet werden, dass die Hersteller handelsüblicher Enzyme in ihrer eigenen Gebrauchsanweisung die optimalen Hydrolysebedingungen für ihre Enzyme angeben.
  • Der Trockenmassegehalt des Milchprodukts, das durch das erfindungsgemäße Verfahren erhalten wird, kann durch Zugabe von Wasser eingestellt werden. Andererseits kann das erfindungsgemäße Verfahren auch zur Herstellung von laktosefreiem Milchpulver verwendet werden, d. h. die erhaltene Milch wird getrocknet. Die Herstellung von Pulver ist insbesondere für die Herstellung von fett- und laktosefreiem Milchpulver geeignet. Es können jedoch auch fetthaltige Milchpulver hergestellt werden.
  • Bevor das Milchprodukt verpackt wird, kann die Milch zum Beispiel durch Pasteurisierung (72°C, 15 s.), durch ELS-Behandlung (130°C, 1 bis 2 s.) oder durch UHT-Behandlung (138°C, 2 bis 4 s.) hitzebehandelt werden.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren ist besonders zur Behandlung von Kuhmilch geeignet. Der Begriff „Milch" bezeichnet jedoch jede normale Sekretion, die aus den Milchdrüsen von Säugetieren erhalten wird, beispielsweise Kuh-, Ziegen-, Pferde- und Schafsmilch. Der Begriff „Standardisierte Milch" bezeichnet Milch, deren Fettgehalt auf das gewünschte Niveau normiert ist. Das durch das erfindungsgemäße Verfahren hergestellte Milchprodukt kann zum Beispiel Milch, Yoghurt, Dickmilch, Quark oder ein Sauermilchgetränk sein, wie zum Beispiel Sauermilch oder Buttermilch.
  • Das Verfahren ermöglicht ferner die Einstellung des gewünschten Trockenmassegehalts, wobei das Produkt dann eine Flüssigkeit, eine Gallerte oder ein festes Material ist. Das Produkt, das durch das erfindungsgemäße Verfahren erhalten wird, kann entweder alleine oder als Zusatz zu einem Nahrungsmittel oder als Teil eines Nahrungsmittels zu sich genommen werden. Die Nahrungsmittel können Produkte beispielsweise der Milchindustrie, der fleischverarbeitenden Industrie, der Fertignahrungsindustrie, der Getränkeindustrie, der Backwarenindustrie oder der Süßwarenindustrie sein.
  • Beispiel 1
  • 30 Liter pasteurisierte (72°C, 15 s.) Milch mit einem Fettgehalt von 1,5% wurde bei 50°C mit einem Labstak-Laborultrafiltrationsgerät bei einem Konzentrationsverhältnis von 1,5 mit GR61PP-Membranen mit einem Cut off-Wert von 20 000 Da ultrafiltriert. Sowohl das erhaltene Retentat (20 l) als auch das erhaltene Permeat (10 l) wurden wiedergewonnen.
  • Das UF-Permeat (10 l) wurde weiter bei Raumtemperatur bei einem Konzentrationskoeffizienten von 4 durch Millipore Nanomax-50 Nanofiltrationsmembranen nanofiltriert, wobei monovalente Ionen die Membran passierten (NaCl Retention < 65%) (7,5 l). Der Hauptbestandteil des UF-Permeats war Laktose, die bei der Nanofiltration im Retentatanteil zurückgehalten wurde. Bei der Nanofiltration wurden Salze aus dem UF-Permeat, d. h. dem Laktoseanteil (2,5 l), entfernt, und daher war das Nanofiltrationsretentat zur Weiterverwendung als Laktosefraktion mit geringem Mineralstoffgehalt geeignet.
  • Das Nanofiltrationspermeat (7,5 l) wurde bei Raumtemperatur mit Nanomax-95-Umkehrosmosemembranen (Millipore) bei einem Konzentrationskoeffizienten von 10 konzentriert, wodurch die Salze, die im Nanopermeat enthalten sind, im Umkehrosmoseretentat aufkonzentriert wurden (NaCl-Retention > 94%). Das so erhaltene RO-Retentat ist bei der Herstellung von laktosefreier Milch bei der Wiederherstellung von Salzen verwendbar.
  • 69,2 g UF-Retentat und 10,5 g RO-Retentat und 20,3 g Wasser werden vermischt, und es werden 0,35 g HA-Laktase (Chr. Hansen A/S, Dänemark) zugegeben. Die Mischung wird 24 Stunden bei 10°C hydrolysieren gelassen. In dieser Zeit fällt der Laktosegehalt unter 0,01%. Tabelle 1 zeigt die Zusammensetzungen des UF-Retentats und des RO-Retentats. Die Zusammensetzung des erhaltenen Produktes ähnelt stark gewöhnlicher teilentrahmter Milch und schmeckt wie teilentrahmte Milch, aber sie ist vollständig laktosefrei (Laktose < 0,01%). Tabelle 1. Herstellung von laktosefreier Milch aus standardisierter Milch und einem aus einem UF-Milchpermeat hergestellten RO-Retentat
    Bestandteil UF-Retentat k = 1,5 RO-Retentat Laktosefreie Milch Teilentrahmte Milch
    Gesamtprotein, % 4,79 0,34 3,35 3,3
    Echtes Protein, % 4,63 0 3,21 3,14
    NPN(× 6,38), % 0,16 0,34 0,15 0,16
    Laktose, % 4,37 0,15 < 0,01 4,64
    Glukose + Galactose, % 3,0
    Milchsäure, % 0,2 n. g. 0,2 0,2
    Fett, % 2,22 0 1,5 1,5
    Asche, % 0,91 1,52 0,79 0,79
    Trockenmasse, % 12,49 1,90 8,84 10,39
    • n. g. = nicht gemessen
  • Fettfreie oder zum Beispiel 3,5% Fett enthaltende laktosefreie Milch können auf gleiche Art und Weise hergestellt werden. In diesem Fall muss die Ausgangsmilch entsprechend fettfrei sein oder einen Fettgehalt von 3,5% aufweisen.
  • Beispiel 2
  • 30 Liter pasteurisierte (72°C, 15 s.) Milch mit einem Fettgehalt von 1,5% wurde bei 50°C bei einem Konzentrationsverhältnis von 1,5 mit GR61PP-Membranen mit einem Cut off-Wert von 20 000 Da ultrafiltriert. Sowohl das erhaltene Retentat (20 l) als auch das erhaltene Permeat (10 l) werden wiedergewonnen.
  • Statt des RO-Retentats, das aus dem UF-Permeat von Milch hergestellt wurde, wird in Käsereien ein aus dem Permeat der Nanofiltration von Molke hergestelltes Konzentrat (RO-Retentat) verwendet, wobei die Zusammensetzung des Konzentrates der des RO-Retentats ähnelt, das aus dem UF-Permeat von Milch erzeugt wurde (Tabellen 1 und 2).
  • 69,2 g UF-Retentat und 10,5 g RO-Retentat und 20,3 g Wasser werden vermischt, und es werden 0,35 g HA-Laktase (Chr. Hansen A/S, Dänemark) zugegeben. Die Mischung wird 24 Stunden bei 10°C hydrolysieren gelassen. In dieser Zeit fällt der Laktosegehalt unter 0,01%.
  • Tabelle 2 zeigt die Zusammensetzungen des UF-Retentats und des RO-Retentats. Die Zusammensetzung des erhaltenen Produktes ähnelt stark gewöhnlicher teilentrahmter Milch und schmeckt wie teilentrahmte Milch, aber sie ist vollständig laktosefrei (Laktose < 0,01%). Tabelle 2 Herstellung von laktosefreier Milch aus Standardmilch und einem bei der Nanofiltration von Molke erhaltenen RO-Retentat
    Bestandteil UF-Retentat k = 1,5 RO-Retentat Laktosefreie Milch Teilentrahmte Milch
    Gesamtprotein, % 4,79 0,36 3,35 3,3
    Echtes Protein, % 4,63 0 3,21 3,14
    NPN (× 6,38), % 0,16 0,36 0,15 0,16
    Laktose, % 4,37 0,13 < 0,01 4,64
    Glukose + Galactose, % 3,0
    Milchsäure, % 0,2 n. g. 0,2 0,2
    Fett, % 2,22 0 1,5 1,5
    Asche, % 0,91 1,52 0,79 0,79
    Trockenmasse, % 12,49 1,86 8,84 10,39
  • Das RO-Retentat, das bei der Nanofiltration von Molke erhalten wurde, kann ebenso wie das RO-Retentat, das aus dem UF-Permeat von Milch erhalten wurde, bei der Herstellung von laktosefreier Milch verwendet werden.
  • Beispiel 3
  • Die Milch, die gemäß Beispiel 1 oder 2 hergestellt wurde, kann auch zu einem Pulver getrocknet werden. Die Milch wird bei 75°C ± 3°C 3 min. pasteurisiert und auf einen Trockenmassegehalt von 40 bis 45% eingedampft. Danach wird sie in einen Sprühtrockner gespeist. Trocknung mit einem Laminartrockner (Filtermat) erfolgt bei den entsprechenden Trocknungswerten wie bei normalem laktose-hydrolisiertem Milchpulver.
    Düsendruck 110 bis 150 bar
    Temperatur der Düsenluft 185 bis 190°C
    Temperatur der laminaren Luft 160 bis 170°C
    Nachtrocknen 120 bis 130°C
    Kühlen 20 bis 25°C
    Auslasstemperatur 60 bis 65°C
    Zielfeuchtigkeit 1,75%, Höchstwert 2,3%
  • Die Herstellung von Pulver ist insbesondere für die Herstellung von fett- und laktosefreiem Milchpulver geeignet. Es können jedoch auch fetthaltige Milchpulver hergestellt werden.
  • Beispiel 4
  • Die laktosefreien Milchprodukte gemäß den Beispielen 1 bis 3 können zur Weiterverarbeitung von üblichen, aber laktosefreien Produkten verwendet werden. Laktosefreie Milch kann zur Herstellung laktosefreiem Rahm verwendet werden, indem der Fettgehalt des Produkts vor der Laktosehydrolyse in geeigneter Weise eingestellt wird. Ähnlich kann laktosefreie Milch zur Herstellung von Sauermilch verwendet werden, indem man der Milch, wie bei der normalen Sauermilchherstellung, ein Milchsäuerungsmittel zusetzt und die Milch sauer werden lässt. Laktosefreies Speiseeis kann auf dieselbe Art und Weise wie aus normaler Milch hergestellt werden. Auf ähnliche Weise können fast alle möglichen Milchprodukte unter Verwendung herkömmlicher Herstellungsmethoden laktosefrei hergestellt werden. Wenn laktosefreie Milch verwendet wird, können kleine Veränderungen an den Herstellungsparametern für die unterschiedlichen Produkte vorzunehmen sein.
  • Dem Fachmann ist klar, dass die Grundidee der Erfindung mit fortschreitender Technik auf verschiedene Art und Weise umgesetzt werden kann. Die Erfindung und deren Ausführungsformen sind daher nicht auf die obenstehenden Beispiele beschränkt, sondern können im Rahmen der Ansprüche variieren.

Claims (8)

  1. Verfahren zur Herstellung eines im wesentlichen laktosefreien oder eines laktosefreien Milchprodukts, gekennzeichnet durch die Schritte: a) Ultrafiltrieren von Milch, b) Nanofiltrieren des bei der Ultrafiltration erhaltenen UF-Permeats, c) Konzentrieren des in Schritt b) erhaltenen NF-Permeats durch Umkehrosmose (RO), d) Verwendung des in Schritt c) erhaltenen RO-Retentats als ein Salz, das dem UF-Retentat zugegeben wird, und e) Hydrolysieren des Milchprodukts mittels Laktase,
  2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dem UF-Retentat neben dem RO-Retentat ein weiteres Salz zugegeben wird.
  3. Verfahren gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das weitere Salz ein Molkensalz ist.
  4. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Hydrolyse 1 bis 36 Stunden dauert.
  5. Verfahren gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Hydrolyse bei einer Temperatur von 5 bis 70°C durchgeführt wird.
  6. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Milch vor der Ultrafiltration auf den gewünschten Fettgehalt konditioniert und pasteurisiert wird.
  7. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es ferner das Einstellen des Trockenmassegehalts des Milchprodukts durch Zugabe von Wasser umfasst.
  8. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch: a) Ultrafiltrieren von Milch mit Konzentrationskoeffizient 1 bis 4, b) Nanofiltrieren des bei der Ultrafiltration erhaltenen UF-Permeats mit Konzentrationskoeffizient 1 bis 6, c) Konzentrieren des in Schritt b) erhaltenen NF-Permeats durch Umkehrosmose mit Konzentrationskoeffizient 2 bis 20.
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