Entwicklung eines Onlineüberwachungs-Systems zur Früherkennung von Produktinstabilitäten am Beispiel fetthaltiger H-Milch und Prozessentwicklung für eine erhöhte Schaumstabilität zur "Barista"-Anwendung

Das Ziel ist die Entwicklung eines Onlineüberwachungs-Systems, das auf spektroskopischen Messungen (Raman-, NIR- und Fluoreszenz-Spektren) und einem wissensbasierten Auswertemodul basiert. Das System soll direkt in den Produktstrom vor dem letzten Behandlungsschritt und/oder der Abfüllung integriert werden und das flüssige Produkt on-line analysieren (Monitoring). Es soll ein „Gold-Pattern“ ermittelt werden, von dem sich Abweichungen in den Produkteigenschaften differenzieren lassen bzw. Prognosen zu den Qualitätseigenschaften bis zum MHD ableiten lassen. Unsere Hypothese ist, dass durch eine Kombination verschiedener spektroskopischer Verfahren Daten generiert werden, mit denen durch eine geeignete Datenanalyse neben der Konzentration an Inhaltsstoffen auch Produkteigenschaften prognostiziert werden können. Ferner können durch Vergleich mit archivierten Spektren/Daten Prognosen bzgl. des MHD für vorgegebene Qualitätsanforderungen erstellt werden. Bezüglich der Ursache der Varianz in den Schaumeigenschaften von fetthaltiger H-Milch wollen wir zwei Hypothesen experimentell prüfen: 1. Durch intensive mechanischen Beanspruchung der Rohmilch wird die Integrität der originären Fettkugeldoppelmembran gestört, wodurch die darin lokalisierte originäre Lipase mobilisiert wird und Fettsäuren abspaltet. Die Reaktionsprodukte wirken schaumdestabilisierend. 2. Durch die Prozessabfolge Homogenisieren (septisch) und Erhitzen wird das Milchfett mit Milchprotein (sekundäre Fettkugelmembran) emulgiert. Die sich anschließende UHT-Erhitzung wird die sekundäre Membran thermisch so modifiziert, dass – analog zur septischen Homogenisierung bei Sahne – das Fett leichter extrahiert werden kann. Somit kommt es beim heißen Aufschäumen zum Austritt von geringen Mengen an Fett, wodurch ein beschleunigter Schaumzerfall erfolgt. Das Ziel ist in diesem Fall die Varianz der Aufschäumeigenschaften von H-Milch zu minimieren, indem den Unternehmen Empfehlungen einerseits für das Upstream-Processing der Rohmilch, andererseits hinsichtlich der Abfolge der Prozessschritte Homogenisieren und Erhitzen gegeben werden.