„Mr. Lactose“ spricht über Wasseraktivität und Lactose-Monohydrat

Kent Keller von Keller Technologies, Inc. bildet seit über 40 Jahren Menschen in der Laktoseindustrie aus und modernisiert Laktosesysteme auf der ganzen Welt. Im Jahr 2000 wurde Kent für seine lebenslangen Beiträge zur Laktoseverarbeitungsindustrie mit dem renommierten Award of Merit des American Dairy Product Institute ausgezeichnet und sogar als „Mr. Lactose” bezeichnet.

Kent gibt uns seine einzigartigen Einblicke in die Molke- und Laktoseproduktion und erklärt, warum die genaue Beobachtung der Wasseraktivität in beiden Branchen von entscheidender Bedeutung ist.

Verarbeitung von Molkenproteinkonzentrat

Nach seinem Bachelor-Abschluss in Chemieingenieurwesen nahm Keller eine Stelle bei der Dow Chemical Company in Midland, Michigan, an. Nur sechs Wochen nach seinem College-Abschluss erhielt er die Gelegenheit, ein neues photochemisches Verfahren zur Herstellung von Tetrabromid zu entwickeln, das Dow patentierte und zu einem kommerziellen Verfahren weiterentwickelte.

Während seiner Wehrdienstverschiebung bei Dow entschied sich Keller, der stellvertretender Produktionsleiter für Bromprodukte war, freiwillig für das Peace Corps zu arbeiten. Dies führte ihn in ein Maya-Dorf im heutigen Belize, wo er dabei half, eine Reisvermarktungsgenossenschaft zu organisieren und zu zeigen, wie man mit geringeren Kosten besseres Vieh züchtet.

Aufgrund der schlechten Proteinquellen im Dorf war Proteinmangel bei den Kindern weit verbreitet. Dies veranlasste Keller, sich nach seiner Rückkehr an der Michigan State University einzuschreiben, um neue, kostengünstigere Methoden zur Proteinherstellung zu erforschen. Seine Abschlussarbeit befasste sich mit der Fermentierung von Käse-Molke zur Herstellung von proteinreichen Futterzusätzen für Rinder.

Keller erkannte, dass Molke nicht nur als Viehfutter geeignet ist, sondern auch eine gute Quelle für hochwertiges Protein darstellt. Nach einer kurzen Zeit bei Cargill übernahm er eine Position als Produktionsleiter in einer der ersten Fabriken, die Molkenproteinkonzentrat in kommerziellem Maßstab herstellte.

Von Molke zur Laktoseproduktion

Als Produktionsleiter stellte Keller mit Hilfe der Ultrafiltration erhebliche Mengen an Molkenproteinen her, wobei etwa 20 % der Milchproteine als Molke zurückgewonnen wurden. Das verbleibende Produkt wurde durch eine Membran geleitet, um die 80 % Laktose abzutrennen. Diese Laktose wurde dann zur Herstellung von Produkten wie Säuglingsnahrung verwendet.

Leider wurde diese Protein-Fabrik geschlossen, aber dadurch konnte Keller seine Erfahrung im Bereich Molke nutzen, um ein Beratungsunternehmen namens Whey Systems, Inc. zu gründen, wo er Käsereien dabei half, Molkenproteinkonzentrat vor Ort herzustellen, anstatt die Molkenreste zu einer externen Anlage zu transportieren.

In den Anfängen seines neuen Unternehmens waren die Besitzer der Käserei mehr an der Laktoseproduktion als an Molkenproteinkonzentrat interessiert. Was Keller damals nicht wusste: Als seine Verarbeitungsanlage geschlossen wurde, sank die Laktoseproduktion des Landes um 50 %, was zu einem fünffachen Anstieg des Preises für Trockenlaktose führte.

Nachdem er die Veränderung auf dem Markt erkannt hatte, verlagerte er seinen Schwerpunkt von WPC auf die Laktoseproduktion und eröffnete in seinen 20 Jahren bei Whey Systems, Inc. weltweit 40 Verarbeitungsbetriebe.

Wasseraktivität und Laktose

Einfach ausgedrückt ist Laktose der Zucker in der Milch. Genauso wie überschüssige Feuchtigkeit einen Sack Haushaltszucker steinhart werden lassen kann, kann sie auch bei Laktose zu starker Verklumpung und Verbackung führen – Laktose ist sogar noch weniger löslich als Saccharose. Wichtig ist, dass Laktose extrem trocken sein muss, insbesondere während des Transports, wo es zu Verklumpungen und Schimmelbildung kommen kann.

Vor der Entwicklung von Wasseraktivitätsmessgeräten verwendete Keller ein einfaches Feuchtigkeitsmessgerät und ein Thermometer, um die Wasseraktivität seiner getrockneten Laktose zu berechnen und Mindestanforderungen festzulegen, die er seinen Kunden mitteilte. Im Jahr 2000 stieß er auf ein Wasseraktivitätsmessgerät von AQUALAB, mit dem er die Genauigkeit seiner Messungen noch weiter steigern konnte.

Es reicht nicht aus, nur zu wissen, wie viel Wasser in einer Lieferung enthalten ist. Die Wasseraktivität der Laktose ist wichtiger als der Feuchtigkeitsgehalt. Die Laktose von Keller ist Laktosemonohydrat, das in jedem Kristall 5 % gebundene Feuchtigkeit enthält. Eine Feuchtigkeitsanalyse, die dieses Wasser nicht berücksichtigt, liefert daher falsche Ergebnisse. Bei der Messung der Wasseraktivität wird nur die freie Feuchtigkeit der Probe gemessen.

Im Allgemeinen legt Keller einen Wasseraktivitätswert für Laktose von etwa 0,2 fest. Bei einem Wert von 0,3 kann es kurz darauf zu Verklumpungen und Verbackungen kommen. Bei Produkten, die innerhalb des Landes transportiert werden, mag ein Wasseraktivitätswert in diesem Bereich noch akzeptabel sein, aber bei Überseetransporten kommen zusätzliche Komplikationen hinzu, die diesen Wert außerhalb des akzeptablen Bereichs liegen lassen.

Bereits bei Werten von nur 0,5 kann Schimmelbildung auftreten. Sobald der Schimmel zu atmen beginnt und die Laktose in Kohlendioxid und Wasser zerlegt, kommt es zu einem schwer kontrollierbaren Schneeballeffekt, der der Umgebung kontinuierlich mehr freie Feuchtigkeit zuführt. Es ist sehr wichtig, die freie Feuchtigkeit rund um das Produkt zu kontrollieren.

Durch die Integration (und in den meisten Fällen auch Entwicklung) geeigneter QA/QC-Techniken bei der Verarbeitung eines so empfindlichen Produkts wie Laktose hat Kent Keller die Laktoseindustrie nachhaltig verändert und sich zweifellos den Beinamen „Mr. Lactose” verdient.

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