Employees – University of Copenhagen

Fat crystallization in dairy products: Rheology and microstructure of fat crystals

Research output: Book/ReportPh.D. thesisResearch

Smør og andre mælkefedt baserede produkter er vigtige eksportvarer for den danske mejeriindustri. Gennem de seneste ar har der været en øget forbruger efterspørgsel efter lavfedtholdige produkter. For at udvikle sådanne produkter uden at gå påa kompromis med reologiske egenskaber og sensorisk profil, er der et behov for en øget fundamental forståelse af, hvad der egentlig bestemmer strukturen af fedtbaserede produkter. Denne afhandling undersøger de fundamentale parametre, som påvirker krystallisation, reologi og mikrostruktur af mælkefedt baserede produkter. Disse parametre er desuden gennemgået i Artikel II. Eksperimentelt er mælkefedt baserede produkter fremstillet i laboratorie skala ved at kærne fløde og desudeni et pilot-skala anlæg for at simulere industriel produktion. Effekten af kemisk sammensætning, varme behandling af fløde, vandindhold, mængde af fedt dråber samt grad af æltning er blevet undersøgt og relateret til krystallisation, mikrostruktur og reologiske egenskaber. Desuden er metoder til reologisk karakterisation af mælkefedt baserede produkter systematisk evalueret. Første skridt var at forstå de fundamentale premisser for krystallisation, dannelse af krystal kim samt krystal vækst. Derudover, med udgangspunkt i den komplekse kemiske sammensætning af mælkefedt, hvordan den kemiske komposition påvirker krystallisationsprocessen. Artikel I er således et forarbejde til det egentlige PhD projekt, idet den fokuserer pa krystallisation i binære blandinger af fedtsyrer. Arbejdet viser, at faseopførsel er afhængig af kemisk sammensætning. Smørlignende produkter med globulær struktur har højere G' sammenlignet med AMF (ikke-globulær stuktur, indeholdende 20% vand svarende til vandindholdet i de smørlignende produkter). Dette skyldes, at de smørlignende produkter har
et mere kompakt krystalnetvrk sammenlignet med AMF produkterne. Resultatet er dog anderledes hvis fraktionen af fedtdråber ændres, idet en reduceret
mængde fedtdråber resulterer i høj G' (Artikel VI). Under videre opbevaring ved 5 C vil effekten af efter krystallisation dominere både mikrostruktur og de reologiske egenskaber. I forhold til krystal struktur vil der under opbevaring ske en øget grad af lamellar pakning i mælkefedt baserede produkter, uden at der sker deciderede krystal omdannelser (Artikel V og VII). I de første 14 dage af opbevaringstiden sker der en signikant stigning i mængden af fast fedt. Det afspejles i mikrostrukturen, hvor man kan se at der dannes et mere kompakt krystalnetværk over tid. På trods af disse ændringer sker der ikke en tilsvarende stigning i G'. Tvært imod udviskes de oprindeligt observerede reologiske forskelle forårsaget af dens nedkølingshastighed samt en varieret mængde af globulært fedt (Artikel V og VI). Desuden blev effekten af opholdstid i produktionsudstyr samt rotationshastighed under miksning undersøgt ved pilot skala produktion af bagesmør (Artikel VII). Efter 7 dages opbevaring ved 20 C resulterer kort opholdstid i produktionsudstyret (høj kølehastighed) og høj rotationshastighed under miksning i en lav sprødhed af bagesmør. Efter 28 dages opbevaring er der derimod ingen forskel i hverken sprødhed eller G'. Ligeledes er der heller ikke nogen forskel i krystalstruktur, da alle prøver primært indeholder beta'-krystaller med en population af beta-krystaller og spor af . De undersøgte produktionsparametre påvirker dog, i alle de 28 dage undersgt, bagesmrets evne til at bevare krystalnetvrket til trods for gentagen kraft påvirkning. Både kort opholdstid og øget rotationshastighed øger bagesmørets evne til at modstå nedbrydning. Det kan konkluderes, at resultaterne i denne PhD afhandling bidrager til en øget molekylær forstaelse af kompleksiteten af mælkefedt baserede produkter, produceret fra naturlig fløde. Ved at fokusere på produktionsparametre såsom varmebehandling af fløde inden smørproduktion, vandindhold og mængde af globulært fedt er det vist, at mælkefedt baserede produkters reologiske egenskaber ikke bestemmes af en enkelt parameter. Istedet er de reologiske egenskaber bestemt af et samspil mellem krystallisation, mikrostruktur, mængden af fast fedt samt krystal-krystal interaktionerne i krystalnetværket. Resultaterne understreger dog samtidig at efter krystallisation under efterfølgende opbevaring reducerer de indledningsvist observerede forskelle i reologiske egenskaber, mikrostruktur og krystal struktur. Fra et industrielt synspunkt betyder dette, at der er et bredt produktionsmæssigt vindue til at producere produkter med den samme krystalstrukturog reologisk profil. For at ændre krystalstruktur og reolgisk profil af mælkefedt baserede produkter vil det være ndvendigt at ændre andre proces parametre end dem der er undersgt i nærværende afhandling.
Original languageEnglish
PublisherDepartment of Food Science, University of Copenhagen
Number of pages283
ISBN (Print)978-87-993087-7-4
Publication statusPublished - 2013

ID: 46019500