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Page 215

Anhang

1

Anhang

A.1

Berechnungen

1. Berechnung der Oberflächenspannung (γ) nach Houška et al. [1994]:

Für Vollmilch:

γ = 4,74 * 10-2 – 9,02*10-5 *t – 3,79 *10-7 * t2

Für Magermilch:

γ = 5,21 * 10-2 – 1,52*10-4 *t – 1,97 *10-7 * t2

s = 0,002 N/m

t = Temperatur

Gilt im Temperaturbereich von 0 bis 80 °C

2. Berechnung des Proteingehaltes an der Grenzfläche in Schäumen aus Milch

(s. Kap. 4.3.3)

Spezifische volumenbezogene Oberfläche

V

d

S =

d32 ist der oberflächenbezogene arithmetische Durchmesser. Wird d in µm gemessen, so erhält man SV

in m² pro ml.

Bei einem Proteingehalt von 0,5 % betrug der durchschnittliche d32-Wert 0,4 mm bzw. 400 µm.

=>

Schaum

ml/m

015,0

S

V

=

=

Die Dichte bei Schäumen aus Retentat-Permeat-Gemisch mit 0,5 % Protein betrug 0,1 g/cm³.

=> In 200 ml Schaum sind 20 ml Flüssigkeit enthalten. 180 ml (200 ml – 20 ml) sind Luft.

=>

m7,2

ml/m

015,0

ml

=

×

Die Oberfläche der im Schaum enthaltenen Luftblasen (180 ml) beträgt bei einem d32-Wert von

0,5 mm insgesamt 2,7 m².

Unter der Vorraussetzung, dass die Proteinkonzentration im Schaum mit der Proteinkonzentration der

Ausgangsmilch übereinstimmt sind bei Schäumen aus Retentat-Permeat-Gemischen mit 0,5 % Protein

und einer Dichte von 0,1 g/cm³ 0,1 g Protein im Schaum enthalten. Somit stehen zur Stabilisierung

von 2,7 m² Oberfläche 0,1 g Protein zur Verfügung. Dies bedeutet, dass ungefähr 37 mg Protein/ m²

an die Grenzfläche adsorbieren können.

=>

m/mg

m7,2

mg

=

Page 216

Anhang

2

A.2 Zusätzliche Abbildungen

Durchmesser [mm]

0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 1,1

An

te

il [%

]

Molkenproteinlösung

Abb. A 1:

Größenverteilung der Blasendurchmesser von Schäumen aus Molkenproteinlösung

nach 20 Minuten Standzeit

Partikeldurchmesser [µm]

0,01

0,1

Volum

e

n [%]

1,5 % UHT 1 Tag

1,5 % UHT 4 Wochen

1,5 % UHT 16 Wochen

Abb. A 2: Partikelverteilung [μm] von ultrahocherhitzter fettarmer Milch (1,5 % Fett) in

Abhängigkeit von der Lagerungsdauer

Page 217

Anhang

3

Partikeldurchmesser [µm]

0,01

0,1

Volumen [%

]

VM UHT 1 Tag

VM UHT 4 Wochen

VM UHT 16 Wochen

Abb. A 3: Partikelverteilung [μm] von ultrahocherhitzter Vollmilch (3,5 % Fett) in Abhängigkeit

von der Lagerungsdauer

Oberflächenalter [s]

Ob

erflächen

span

nun

g [mN/m]

1,5 % UHT 1 Tag

1,5 % UHT 4 Wochen

1,5 % UHT 16 Wochen

Abb. A 4: Dynamische Oberflächenspannung [mN/m] von ultrahocherhitzter fettarmer Milch

(1,5 % Fett) in Abhängigkeit von der Lagerungsdauer

Page 218

Anhang

4

Oberflächenalter [s]

O

b

erfläche

n

spa

n

nu

n

g [mN

/m]

VM UHT 1 Tag

VM UHT 4 Wochen

VM UHT 16 Wochen

Abb. A 5: Dynamische Oberflächenspannung [mN/m] von ultrahocherhitzter Vollmilch (3,5 % Fett)

in Abhängigkeit von der Lagerungsdauer

Abb. A 6: Lichtmikroskopische Aufnahme einer Lamelle und angrenzender Luftblase eines

Schaums aus pasteurisierter Vollmilch nach 20 Minuten Standzeit

(FK = Fettkugeln, L = Luftblase, La = Lamelle)

L

FK

La

Page 219

Anhang

5

A.3

Zusätzliche Tabellen

Tab. A 1:

Oberflächenspannung nach 20 Minuten Messzeit (kein Gleichgewicht) sowie Viskosität

[mPa*s] von pasteurisierter in Abhängigkeit des Proteingehaltes der Versuchsreihen 1

und 2 (s. Kap. 4.3.3)

Proteingehalt

[%]

Oberflächen-

Spannung

[mN/m]

Viskosität

mPa*s

Proteingehalt

[%]

Oberflächen-

Spannung

[mN/m]

Viskosität

mPa*s

MM V2

48,4

1,10

MM V1

49,0

1,12

0,5

45,4

0,73

4,0

47,2

1,14

1,0

45,4

0,73

4,5

47,1

1,32

1,5

45,6

0,75

5,0

47,1

1,34

2,0

45,5

0,74

5,5

47,1

1,49

2,5

45,4

0,79

6,0

47,1

1,10

3,0

45,5

0,87

Tab. A 2: Größenverteilungsparameter der Blasendurchmesser von Schäumen aus Retentat-Permeat-

Mischungen ultrafiltrierter Magermilch mit unterschiedlichen Proteingehalten nach 1

Minute Standzeit

Proteingehalt

[%]

D50

[mm]

± SD

Spannweite

[mm]

± SD

0,5

0,35

0,02

1,03

0,30

1,0

0,24

0,01

0,58

0,06

1,5

0,21

0,01

0,58

0,02

2,0

0,22

0,01

0,62

0,03

2,5

0,24

0,03

0,61

0,10

3,0

0,21

0,03

0,65

0,09

4,0

0,17

0,01

0,41

0,03

4,5

0,17

0,01

0,57

0,07

5,0

0,19

0,01

0,51

0,07

5,5

0,19

0,01

0,45

0,004

6,0

0,18

0,01

0,39

0,04

Tab. A 3: Größenverteilungsparameter der Blasendurchmesser von Schäumen aus Retentat-Permeat-

Mischungen ultrafiltrierter Magermilch mit unterschiedlichen Proteingehalten nach 20

Minuten Standzeit

Proteingehalt

[%]

D50

[mm]

± SD Spannweite

[mm]

± SD

0,5

0,51

0,03

2,05

0,04

1,0

0,39

0,02

0,91

0,003

1,5

0,31

0,02

1,03

0,07

2,0

0,41

0,07

0,95

0,06

2,5

0,43

0,03

1,09

0,03

3,0

0,39

0,001

0,94

0,04

4,0

0,25

0,03

0,89

0,07

4,5

0,26

0,03

0,78

0,02

5,0

0,26

0,01

0,76

0,08

5,5

0,25

0,01

0,72

0,07

6,0

0,22

0,02

0,75

0,09

Page 220

Anhang

6

Tab. A 4: Trockenmasse und Mineralstoffgehalt von mikrofiltrierter Magermilch sowie von

ultrafiltriertem Retentat aus der Mikrofiltration der Magermilch

Probe

TM

[%]

Mineralstoffgehalt

[%]

Calcium

[%]

Retentat MF 1)

13,41

1,09

0,37

Retentat UF 2)

1,81

0,05

0,01

Permeat UF 3)

5,03

0,41

0,035

1) Aufkonzentrierung von Caseinen („Caseinlösung“)

3) Aufkonzentrierung von Molkenproteinen („Molkenproteinlösung“)

4) Lactosegehalt: 4,04 %

Tab. A 5: Viskosität membranfiltrierter Magermilch in Abhängigkeit vom Casein-Molkenprotein-

Verhältnis

Probe

Viskosität [mPa*s]

Caseinlösung

0,76

Casein:MP 80:20

0,72

Casein:MP 60:40

0,73

Casein:MP 40:60

0,75

Casein:MP 20:80

0,75

Molkenproteinlösung

0,69

Tab. A 6: Größenverteilungsparameter (Spannweite, arithmetischer Mittelwert (d10) und

Medianwerte (d50,0)) der Blasendurchmesser von Schäumen aus pasteurisierter

Magermilch und Vollmilch nach 1 Minute Standzeit in Abhängigkeit vom Lactosegehalt

Probe

Lactosegehalt

[%]

Spannweite

[mm]

± SD

D10

[mm]

± SD

D50,0

[mm]

± SD

MM PAST

5,0

0,50

0,07

0,23

0,02

0,23

0,02

MM PAST

5,5

0,47

0,04

0,20

0,01

0,20

0,01

MM PAST

6,0

0,46

0,14

0,22

0,02

0,21

0,02

MM PAST

6,5

0,47

0,05

0,20

0,01

0,19

0,02

MM PAST

7,0

0,44

0,02

0,21

0,02

0,19

0,03

VM PAST

4,9

0,58

0,05

0,27

0,01

0,26

0,01

VM PAST

5,5

0,53

0,06

0,26

0,02

0,25

0,02

VM PAST

6,0

0,72

0,14

0,28

0,02

0,25

0,02

VM PAST

6,5

0,70

0,21

0,28

0,04

0,28

0,04

VM PAST

7,0

0,57

0,05

0,29

0,03

0,28

0,04

Page 221

Anhang

7

Tab. A 7: Größenverteilungsparameter (Spannweite, mittlerer Blassendurchmesser (d10) und

Medianwert (d50,0)) der Blasendurchmesser von Schäumen aus pasteurisierter Magermilch

und Vollmilch nach 20 Minuten Standzeit in Abhängigkeit vom Lactosegehalt

Probe

Lactosegehalt

[%]

Spannweite

[mm]

± SD

D10

[mm]

± SD

D50,0

[mm]

± SD

MM PAST

5,0

0,95

0,07

0,32

0,02

0,28

0,02

MM PAST

5,5

0,82

0,10

0,29

0,01

0,25

0,01

MM PAST

6,0

0,78

0,03

0,30

0,02

0,28

0,02

MM PAST

6,5

0,77

0,06

0,31

0,02

0,28

0,02

MM PAST

7,0

0,73

0,04

0,28

0,002

0,25

0,01

VM PAST

4,9

1,25

0,45

0,39

0,04

0,35

0,04

VM PAST

5,5

1,62

0,26

0,45

0,04

0,36

0,03

Tab. A 8: Zusammensetzung der Milchsalzlösung [nach Jennes & Koops, 1962]

Salz

Einwaage

G/l

Na

K

Ca Mg

P

Cl Citr. SO4

CO2

KH2PO4

1,58

45,4

36,0

K3citrat H2O

1,20

43,4

Na3citrat 5H2O

2,12

42,0

115,1

K2SO4

0,18

8,0

9,9

CaCl2 2H2O

1,32

35,9

63,8

MgCl2 6H2O

0,65

7,8

22,7

K2CO3

0,30

9,5

KCl

0,60

31,4

28,5

KOH

für pH 6,6

2,25

8,8

Total

Mg/100ml 42,0 154,0 35,9 7,8 36,0 115,0 185,1 9,9 9,5

Mmol/l

18,3 39,4 9,0 3,2 11,6 32,4 9,6 1,0 2,2

Tab. A 9: Größenverteilungsparameter (Spannweite, arithmetischer Mittelwert (d10) und

Medianwert (d50,0)) der Blasendurchmesser von Schäumen aus pasteurisierter Magermilch

nach 1 und 20 Minuten Standzeit in Abhängigkeit vom Salzgehalt

Probe

Standzeit

[min]

Salz-

Gehalt

[%]

Spann-

Weite

[mm]

± SD

D50,0

[mm]

± SD

D10

[mm]

± SD

MM PAST

0,8

0,45

0,06

0,18

0,02

0,19

0,01

MM PAST

1,0

0,48

0,04

0,19

0,01

0,19

0,01

MM PAST

1,5

0,50

0,05

0,19

0,01

0,19

0,01

MM PAST

2,0

0,42

0,04

0,18

0,02

0,19

0,02

MM PAST

0,8

0,83

0,03

0,32

0,03

0,31

0,02

MM PAST

1,0

0,98

0,11

0,29

0,03

0,33

0,03

MM PAST

1,5

0,86

0,03

0,25

0,02

0,29

0,02

MM PAST

2,0

0,87

0,06

0,25

0,03

0,29

0,03

- mg/l -

Page 222

Anhang

8

Tab. A 10: Größenverteilungsparameter (Spannweite, arithmetischer Mittelwert (d10), und

Medianwert (d50,0)) der Blasendurchmesser von Schäumen aus pasteurisierter Vollmilch

nach 1 Minute Standzeit in Abhängigkeit des Salzgehaltes

Probe

Salzgehalt

[%]

Spannweite

[mm]

± SD

D50,0

[mm]

± SD

D10

[mm]

± SD

VM PAST

0,8

0,58

0,04

0,26

0,01

0,27

0,04

VM PAST

1,0

0,57

0,07

0,23

0,02

0,24

0,07

VM PAST

1,5

0,50

0,03

0,23

0,01

0,24

0,03

VM PAST

2,0

0,57

0,04

0,23

0,02

0,24

0,04

Tab. A 11: Viskosität und mittlerer volumenbezogener Durchmesser (d43) von Rohmilch (RM),

pasteurisierter Vollmilch (VM) sowie homogenisierter und pasteurisierter Vollmilch in

Abhängigkeit vom Homogenisierdruck (Der Fettgehalt der Rohmilch (RM) und der

Vollmilch (VM) betrug 3,5 %)

Probe

Druck

[bar]

Erhitzungs-

Verfahren

Viskosität

[mPa*s]

D(4,3)

[µm]

RM

-

1,31

3,07

VM

-

1,12

1,52

VM

100/50

-

1,14

0,85

VM

200/50

-

1,17

0,52

VM

250/50

-

1,23

0,48

VM

PAST

1,15

3,06

VM

PAST

1,27

1,50

VM

100/50

PAST

1,28

0,76

VM

200/50

PAST

1,39

0,44

VM

250/50

PAST

1,41

0,39

Tab. A 12: Größenverteilungsparameter (Spannweite, arithmetischer Mittelwert (d10) und

Medianwerte (d50,0)) der Blasendurchmesser von Schäumen aus pasteurisierter Vollmilch

sowie homogenisierter und pasteurisierter Vollmilch (3,5 % Fett) in Abhängigkeit vom

Homogenisierdruck nach 1 Minute Standzeit

Probe

Spannweite

[mm]

± SD

D10

[mm]

± SD

D50,0

[mm]

± SD

VM *

0,69

0,08

0,19

0,01

0,17

0,01

VM

50 bar

0,55

0,04

0,21

0,01

0,21

0,01

VM

100/50 bar

0,54

0,04

0,23

0,01

0,20

0,01

VM

200/50 bar

0,50

0,04

0,20

0,003

0,18

0,002

VM

250/50 bar

0,58

0,04

0,22

0,01

0,19

0,01

* Pasteurisiert nicht homogenisiert

Page 223

Anhang

9

Tab. A 13: Größenverteilungsparameter (Spannweite, arithmetischer Mittelwert (d10) und

Medianwert (d50,0)) der Blasendurchmesser von Schäumen aus pasteurisierter Vollmilch

sowie homogenisierter und pasteurisierter Vollmilch (3,5 % Fett) in Abhängigkeit vom

Homogenisierdruck nach 20 Minuten Standzeit

Probe

Spannweite

[mm]

± SD

D10

[mm]

± SD

D50,0

[mm]

± SD

VM*

0,98

0,08

0,34

0,02

0,28

0,01

VM

50 bar

0,86

0,06

0,30

0,003

0,30

0,01

VM

100/50 bar

0,88

0,06

0,29

0,02

0,26

0,02

VM

200/50 bar

0,87

0,06

0,30

0,01

0,27

0,02

VM

250/50 bar

0,94

0,05

0,31

0,02

0,31

0,01

Tab. A 14: Viskosität [mPa*s] von pasteurisierter Vollmilch (3,5 % Fett) in Abhängigkeit vom

pH-Wert

pH-Wert Viskosität

[mPa*s]

6,40

1,17

6,50

1,38

6,70

1,29

6,90

1,28

7,00

1,46

Tab. A 15: Spannweiten der Größenverteilungen der Blasendurchmesser von Schäumen aus

Vollmilch (3,5 % Fett) in Abhängigkeit vom pH-Wert nach 1 Minute Standzeit

PH-

Wert

Spannweite

[mm]

VM 1 Minute

Spannweite

[mm]

VM 20 Minuten

6,40

0,57

1)

6,50

0,59

1,66

6,70

0,65

1)

6,90

0,65

2)

7,00

0,65

1)

1)

Für eine statistische Auswertung waren zu wenig Blasen (< 200) vorhanden

2)

Das Schaumvolumen nahm innerhalb von 10 Minuten überproportional ab, so dass eine digitale

Bildaufnahme der Verteilung der Blasendurchmesser nicht möglich war

Page 224

Anhang

10

Tab. A 16: Größenverteilungsparameter (Spannweite, arithmetischer Mittelwert (d10) und

Medianwerte (d50,0)) der Blasendurchmesser von Schäumen aus ultrahocherhitzter Milch

nach 1 Minute Standzeit in Abhängigkeit der Lagerungsdauer der Milch

Probe

Lagerungsdauer Spannweite

[mm]

D10

[mm]

D50,0

[mm]

MM UHT

1 Tag

0,49

0,21

0,19

MM UHT

4 Wochen

0,48

0,18

0,15

1,5 % UHT

1 Tag

0,58

0,19

0,16

1,5 % UHT

4 Wochen

0,43

0,16

0,15

1,5 % UHT

16 Wochen

0,43

0,18

0,17

3,5 % UHT

1 Tag

0,52

0,20

0,19

3,5 % UHT

4 Wochen

0,42

0,16

0,15

3,5 % UHT

16 Wochen

0,68

0,23

0,20

Tab. A 17: Proteinzusammensetzung von Schäumen aus pasteurisierter Magermilch mit

unterschiedlichen pH-Werten nach 20 Minuten Standzeit

Probe

Proteinfraktion*

Anteil [%] Anteil [%] Anteil [%] Anteil [%]

αS-Casein (a)

β-Casein (b)

κ-Casein (c)

β-Lactoglobulin (d)

α-Lactalbumin (e)