Zwei Molkenproteinpulver können einen ähnlichen Proteingehalt aufweisen und sich dennoch in Wasser sehr unterschiedlich verhalten. Das eine sinkt und löst sich nach leichtem Schütteln auf; das andere schwimmt, bildet trockene Klumpen oder bildet eine Schaumkrone.
Diese Symptome deuten nicht auf denselben Fehler hin. Schaumbildung beginnt an der Luft-Wasser-Grenzfläche. Feuchte Klumpen entstehen durch langsames Eindringen von Wasser. Eine mangelhafte Verteilung deutet auf späteren Partikelzerfall hin, während bereits im Beutel vorhandene Klumpen in der Regel auf Lagerungsprobleme schließen lassen.
SchaumingIst eine funktionale Eigenschaft, nicht automatisch ein Mangel.
Molkenproteine sind oberflächenaktiv. Durch das Mischen wird Luft eingebracht, und Proteine bilden an den Blasenoberflächen Filme, die das Zusammenfallen verlangsamen. Stärkere Scherkräfte können Klumpen schneller entfernen, gleichzeitig aber auch mehr Blasen erzeugen.
Proteinkonzentration und pH-Wert spielen ebenfalls eine Rolle. In einer kontrollierten Studie mit β-Lactoglobulin im pH-Bereich von 3 bis 7 ermittelten Forscher Konzentrationsschwellenwerte, unterhalb derer das angestrebte Schaumvolumen nicht erreicht wurde. Die Schaumbildung nahm in diesem pH-Bereich zu, während die Schaumstabilität mit steigender Proteinkonzentration zunahm und unter den Testbedingungen bei pH 7 am höchsten war.[1] Dies bedeutet jedoch nicht, dass jedes fertige Molkegetränk bei pH 7 am besten schäumt: β-Lactoglobulin wurde als Modellprotein untersucht, nicht als aromatisierte Molkenproteinkonzentrat- oder Molkenproteinisolat-Formel, die Fett, Lecithin, Verdickungsmittel, Mineralstoffe und Süßungsmittel enthält.
Untersuchen Sie persistenten Schaum bei festgelegter Proteinkonzentration, festgelegtem Flüssigkeitsvolumen, festgelegtem Gefäß, festgelegter Rührgeschwindigkeit und festgelegter Zeit. Ohne eine kontrollierte Methode ist „zu viel Schaum“ keine reproduzierbare Spezifikation.
WarumMolkenpulver schwimmt und bildet Klumpen mit trockenem Kern.
Bevor sich Proteine auflösen können, muss sich Wasser zunächst über die Partikeloberfläche verteilen und in die Poren eindringen. Wenn die äußere Oberfläche eines Pulverklumpens zuerst hydratisiert, kann sich um das trockene Material eine proteinreiche Schicht bilden – der bekannte „Fischaugen“-Klumpen.
In einer Studie wurden fünf proteinreiche Milchpulver untersucht, um Benetzungsverhalten, Dispersion und Sedimentation zu messen. Molkenproteinisolat (WPI) und Caseinat zeigten ein besonders schlechtes anfängliches Benetzungsverhalten; die meisten Proben benötigten mehr als 20 Minuten zum Absinken. Einmal benetzt, dispergierte WPI jedoch so schnell, dass die Partikelgröße nur in den ersten vier Minuten die Agglomeration von WPI widerspiegelte.[2] Ein Pulver kann daher zwar schwer zu benetzen sein, sich aber nach dem Einbringen in die Flüssigkeit schnell dispergieren.
Was AAgglomerationund die Lecithinierung ändert sich tatsächlich
Instantisierung ist keine einheitliche Eigenschaft. Agglomeration führt zur Bildung größerer, poröser Partikel; Lecithinierung verändert die Oberfläche. Keiner der beiden Begriffe garantiert die Leistung in einer fertigen Formulierung.
Das Ausmaß des Struktureffekts wird in einem WPI-Wirbelschichtexperiment sichtbar. Durch Agglomeration erhöhte sich die mittlere Partikelgröße von 58,5 μm auf 122,3–154,3 μm und die Porosität von 52,9 % auf 67,2–72,2 %. Der Kontaktwinkel des ursprünglichen WPI sank in den ersten 10 Sekunden lediglich von etwa 130° auf 120°, was auf eine schlechte Benetzung hindeutet. Bei den agglomerierten Pulvern fiel der Winkel in weniger als 10 Sekunden auf null, da Wasser in die größeren Poren eindrang.[3]
In einer separaten Studie wurden 0,5%ige, 2%ige und 5%ige Lecithinlösungen mittels Wirbelschichtagglomeration oder Beschichtung angewendet. Die Beschichtung reduzierte den anfänglichen Kontaktwinkel und schwächte den Oberflächenproteinfilm, während die Agglomeration die Kapillarpenetration durch Partikelgröße und Porosität verbesserte.[4] Es handelte sich um kontrollierte Behandlungen spezifischer WPI-Pulver; die Prozentangaben beziehen sich auf experimentelle Bedingungen und stellen keine allgemeingültigen Empfehlungen für Lecithin dar.
AnzeigeErsion,Löslichkeit und Lagerverklumpung erfordern unterschiedliche Tests.
Die Benetzbarkeit beschreibt, wie leicht ein Pulver in Wasser eindringt. Die Dispergierbarkeit beschreibt, wie sich benetzte Partikel auflösen und verteilen. Die Löslichkeit beschreibt, wie viel unter definierten Bedingungen gelöst bleibt. ISO/TS 17758 formalisiert Methoden für Instant-Trockenmilch, aber für Sportnahrung sind weiterhin anwendungsspezifische Tests bei der vorgesehenen Dosierung, Temperatur und Mischmethode erforderlich.[5]
Bereits in einem verschlossenen Beutel befindliche Klumpen erfordern eine weitere Untersuchung. In einer 18-monatigen Studie wurden WPC34 (34,9 % Protein) und WPC80 (76,8 % Protein) unter Umgebungsbedingungen und erhöhter Temperatur gelagert. Proben, die bei 35 °C aufbewahrt wurden, verfärbten sich unzulässig gelb und wurden nach 12 Monaten entfernt. Die Forscher beobachteten zudem in vielen Proben eine erhöhte Wasseraktivität, Verklumpung, Bildung flüchtiger Stoffe und Lysinverlust. Sie kamen zu dem Schluss, dass die Produkte in verschlossenen Beuteln bei 35 °C neun Monate und bei niedrigeren Temperaturen mindestens 18 Monate haltbar sind.[6] Diese Werte gelten für die getesteten Materialien und Beutel – nicht für alle handelsüblichen WPC-Produkte, Klimabedingungen oder Umverpackungsprozesse.
WhatProduktentwickler sollten Folgendes spezifizieren
Die Beurteilung von Molkenprotein allein anhand des Proteingehalts und eines Schnelltests mit dem Löffel ist nicht zulässig. Erfassen Sie die Benetzungszeit, Oberflächenrückstände, sichtbare trockene Kerne, die Dispersion nach einer festgelegten Mischzeit, das Sediment nach dem Stehenlassen, die Schaumhöhe und die Zeit bis zum Zusammenfallen des Schaums. Vergleichen Sie außerdem die Partikelgrößenverteilung, die Schüttdichte, den Feuchtigkeitsgehalt, die Wasseraktivität und die Eigenschaften nach der vorgesehenen Wärmebehandlung und Lagerung.
Die Testmethode sollte die Pulvermasse, die Flüssigkeitszusammensetzung und -temperatur, die Zugabereihenfolge, das Gefäß, den Mischer, die Rührgeschwindigkeit und die Zeit fixieren. Die gesamte Rezeptur ist entscheidend: Mineralien, Kakao, Aromen, Verdickungsmittel, Fett und Lecithin können das Ergebnis beeinflussen.
SRS Nutrition Express unterstützt die Auswahl von Molkenproteinkonzentrat (WPC) und Molkenproteinisolat (WPI) mit Spezifikationen, Chargendokumentation und Mustern für Anwendungsversuche. Die endgültige Wahl sollte anhand der kundeneigenen Rezeptur, des Produktionsprozesses und der Verpackung bestätigt werden und nicht allein auf dem Proteingehalt basieren.
Referenzen
1.Lech FJ, Delahaije RJBM, Meinders MBJ, et al.Identifizierung kritischer Konzentrationen zur Bestimmung der Schaumbildungsfähigkeit und Stabilität von β-Lactoglobulin. Lebensmittelhydrokolloide. 2016;57:46–54.
2.Ji J, Fitzpatrick J, Cronin K, et al.Rehydratationsverhalten von proteinreichen Milchpulvern: Der Einfluss der Agglomeration auf Benetzbarkeit, Dispergierbarkeit und Löslichkeit. Lebensmittelhydrokolloide. 2016;58:194–203.
3.Fitzpatrick JJ, Lauwe A, Coursol M, et al.Selbstagglomeration in Wirbelschichten nach der Sprühtrocknung. Chemieingenieurwesen. 2020;4(2):35.
4.Ji J, Cronin K, Fitzpatrick J, Miao S.Verbesserte Benetzungseigenschaften von Molkenproteinisolatpulver: Die unterschiedlichen Auswirkungen der Lecithinzugabe durch Wirbelschichtagglomeration und Beschichtungsverfahren. Lebensmittelhydrokolloide. 2017;71:94–101.
5.ISO.ISO/TS 17758:2014 – Instant-Trockenmilch: Bestimmung der Dispergierbarkeit und Benetzbarkeit2014.
6.Tunick MH, Thomas-Gahring AE, Van Hekken DL, et al.Physikalische und chemische Veränderungen in Molkenproteinkonzentrat bei Lagerung unter erhöhter Temperatur und Luftfeuchtigkeit. Zeitschrift für Milchwissenschaft2016;99(3):2372–2383
Veröffentlichungsdatum: 06.08.2026
