Hochwertige Milchprodukte durch neuen Sensor
Milch enthält Molkenproteine, die während der Wärmebehandlung denaturiert werden, wodurch sie ihre funktionellen Eigenschaften, Feuchtigkeitsgehalt und Textur verändern. Der Nachweis von funktionellen Eigenschaften kann verwendet werden, um zu entscheiden, ob die Milch für die Herstellung von Käse oder Joghurt verwendet werden sollte und hilft damit, die Produktqualität zu verbessern. Das EU-geförderte Projekt DENATUREPROBE (Development of an optical backscatter sensor for determining thermal denaturation of whey proteins during milk processing) entwickelte eine optische Sensortechnik, um Lichtrückstreuung von Kaseinmizellen in der Milch zu detektieren. Dies ermöglicht die Bewertung des Grades der Denaturierung der Milchproteine, da eine hochintensive Wärmebehandlung die Rückstreuung von Mizellen erhöht. Dies geht auf die erhöhte Anbindung von freien Sulfidgruppen der denaturierten Molkenproteine an k-Casein an der Kaseinmizellenoberfläche zurück. Die Forscher richteten erfolgreich ein Labor zur Durchführung von optischen Messungen an thermisch denaturierten Milchproteinen ein. Die Lichtrückstreuungseigenschaften wurden in Reaktion auf unterschiedliche Temperaturniveaus, Mizellenpartikelgröße und pH unter Verwendung unterschiedlicher Wellenbereichratios untersucht. Die Ergebnisse zeigten eine Abnahme der Intensität der Lichtrückstreuung von Mizellen bei einem Anstieg des pH-Wertes. Es wurde ein Zusammenhang festgestellt zwischen Wärmeintensitätsbehandlungen bei verschiedenen pH-Werten und der Lichtrückstreuung. Ein mathematisches Modell wurde erfolgreich entwickelt, um Veränderungen der Kaseinmizellengröße mit Temperatur und pH-Wert aus Lichtrückstreuungsdaten zu korrelieren. Prädiktive Methoden wurden verwendet, um die Partikelgröße aus Lichtrückstreuungsdatenmessungen zu bestimmen, die temperaturabhängig waren. Darüber hinaus wurde ein Patentierungsantrag für die Entwicklung eines optischen Inlinesensors zur kostengünstigen und nicht-invasiven Messung der Kaseinteilchengröße vorgenommen. Erfolgreiche Projektergebnisse resultierten in einem neuen Inline-Sensor für die nichtinvasive Molke-Denaturierungsmessung in der Milch. Dadurch wird die kritische Lücke in der Milchindustrie zur Bestimmung der optimalen Temperatureinstellungen für die Pasteurisierung von Milch geschlossen. Der optimale pH und der Grad der Gelierung unterscheiden sich signifikant für Käse und Joghurt. Daher wird das Ausmaß der Gelierung durch Erwärmung zur Optimierung der Entscheidungsfindung für eine konsequente und qualitativ hochwertige Produktion dieser Milchprodukte beitragen, indem das ideale Maß an thermischer Belastung in Abhängigkeit des Endzwecks der Milch sichergestellt wird. Die neue Sensortechnologie von DENATUREPROBE wird der Milchwirtschaft ein leistungsfähiges neues Tool zur Verbesserung der Kontrolle der Wärmebehandlung an die Hand geben, so dass Milchprodukte von besserer Qualität und Konsistenz möglich sein werden. Es wird den für den Entscheidungsprozess in Molkereien verantwortlichen Personen ermöglichen, effizient eine Wahl zu treffen, welche Milchcharge entsprechend der realen Funktionalität der Molkenproteine nach der Wärmebehandlung verwendet werden kann.
Schlüsselbegriffe
Milchprodukte, Milch, Molkenproteine, Denaturierung, optischer Sensor, Lichtrückstreuung
