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Technische Gewinnung von ß-, a- und k-Caseinfraktionen aus boviner Milch
Projekt
Förderkennzeichen: AiF 18816 N
Laufzeit: 01.01.2015
- 31.12.2018
Fördersumme: 285.850 Euro
Forschungszweck: Angewandte Forschung
Die Fraktionierung der Milch in die beiden Hauptproteinfraktionen Casein und Molken-protein mittels Mikrofiltration (Trenngrenze ca. 0,1 μm) ist bereits in zahlreichen Unternehmen etabliert und beide Fraktionen werden inzwischen erfolgreich vermarket. Zum Beispiel enthält das Mikrofiltrations-permeat native Molkenproteine, die in Babyformula eingesetzt werden, während das Mikrofiltrationsretentat mit dem darin enthaltenen micellaren Casein zur Protein-standardisierung in der Käseherstellung eingesetzt oder zu technofunktionellen Pulvern weiterverarbeitet wird. Ebenfalls wurde die Isolierung und Fraktionierung verschiedener Proteine der Molke, wie β-Lactoglobulin und α-Lactalbumin, und von Hydrolyseprodukten, wie Caseinomacropeptid oder Lactoferrin, wegen ihrer Bio- oder Technofunktionalität tiefergehend erforscht und Technologien zu deren Gewinnung entwickelt; verschiedene Produkte sind heute kommerziell erhältlich. Eine Lücke stellen hingegen die Casein-fraktionen (oder die daraus gewonnenen Peptide) dar, zu denen sich zwar zahlreiche experimentelle Arbeiten bezüglich bio- und technofunktionellen Eigenschaften finden, deren technische Gewinnung allerdings bisher nicht realisiert wurde. Für experimentelle Studien sind ausschließlich hochpreisige, gelchromatographisch aufgereinigte Caseine verfügbar. Für einen Einsatz in Lebensmitteln sind aber höhere Ausbeuten und die Verwertung aller Caseinfraktionen notwen-dig, um sie z. B. in Infantformula oder zur Verkapselung pharmazeutischer Wirkstoffe zu verwenden. Aktuell existiert keine industrielle Technologie, mit der die drei Caseinhaupt-fraktionen β-, αs- und κ-Casein wirtschaftlich getrennt gewonnen werden können. Problematisch ist vor allem, dass die batch-weise Zentrifugation mit vorgeschalteter Fällung einzelner Caseinfraktionen, wie sie üblicherweise im Labor durchgeführt wird, für die technische Produktion nicht wirtschaftlich ist. Vorversuche der Forschungsstelle zeigen allerdings die prinzipielle Machbarkeit einer kontinuierlichen β-Caseingewinnung im halbtechnischen Maßstab unter Einsatz eines Quarkseparators. Ziel des For-schungsvorhabens ist es, unter Nutzung der Dekantertechnologie ein Ver-fahren zu entwickeln, mit dem αS-, β-, und κ-Caseinfraktionen mit hoher Reinheit und Aus-beute gewonnen werden können. Im Jahr 2013 erwirtschaftete der milchverar-beitende Sektor in Deutschland mit knapp 32.000 Beschäftigten an über 200 Betriebs-standorten ein Umsatzvolumen von mehr als 27 Mrd. €. Aufgrund des stagnierenden bzw. sinkenden inländischen Verbrauchs wird der Export von Milchprodukten immer bedeut-samer. Standardprodukte, wie Magermilch-pulver, stehen dabei im starken internatio-nalen Wettbewerb. Nur mit neuen, auf spezi-elle Applikationen ausgerichteten Milchpro-dukten, die sich über einen technologischen Vorsprung von den Standardmilchprodukten absetzen, können Hersteller höhere Erlöse generieren. Viele Unternehmen haben bereits in neue Technologien investiert, um neben den Standardmagermilch- und -molkenpulvern auch spezielle Pulver, in denen die Protein-, Lactose- oder Mineralstoffgehalte ange-reichert oder verringert sind, mit höherer Wertschöpfung anbieten zu können. Sie reagieren damit auf die gestiegene Nachfrage nach Molkenprotein und Molkenprotein-fraktionen für den Einsatz in Babyformula im asiatischen Raum. Bisher existiert kein technisches Verfahren, mit dem die Caseinfraktionen der Milch gewonnen werden können und das eine Wertsteigerung dieses Milchproteins möglich macht. Über das Projekt wird techno-logisches und methodisches Know-how für Innovationen erarbeitet, mit sich ins-besondere kleine und mittelständische Unternehmen neue Absatzchancen mit besserer Wertschöpfung erschließen zu können.
Abschnittsübersicht
Fachgebiete
- Verfahrenstechnik Lebensmittel
