Für den perfekten Milchschaum in Kaffeespezialitäten: Onlineüberwachungs-System in der H-Milchproduktion eröffnet neue Exportchancen

Ob Milchkaffee, Cappuccino oder Latte macchiato: Milchschaum ist für diese Kaffeespezialitäten unerlässlich. Weltweit sind sie inzwischen beliebt und gefragt – die Export-Chancen von deutschen Milchherstellern in den außereuropäischen Raum wachsen damit, verbunden mit hohen Anforderungen an die Produktstabilität auch in heißen Ländern. Für einen cremigen, feinporigen und zugleich stabilen Milchschaum wird Milch benötigt, die neben einer hohen sensorischen und mikrobiologischen Qualität über eine konstante Aufschäumqualität verfügt – über die gesamte deklarierte Haltbarkeit hinweg. Aus vielen guten Gründen hat sich für den Barista-Einsatz die Verwendung von fetthaltiger H-Milch etabliert.

Derzeit sind einzelne Produktionschargen von ansonsten einwandfreier H-Milch nicht für den Barista-Einsatz geeignet, da sie ein vermindertes Aufschäumverhalten zeigen – teils bereits direkt nach der Herstellung, teils erst in der Mitte oder am Ende der Haltbarkeit. Die Ursachen hierfür sind bisher unklar. Die Kombination natürlicher jahreszeitlicher oder chargenbedingter Schwankungen in der Zusammensetzung des Rohstoffs und geringste anlagenbedingte Variationen in den Prozessparametern während der Verarbeitung bedingen eine Vielzahl an Interaktionen der Inhaltsstoffe, die bei ungünstiger Konstellation Produktreklamationen auslösen können. Aktuell werden in der Qualitätssicherung Analysenmethoden genutzt, um vor, während oder nach der Produktion zu prüfen, ob die chemischen, physikalischen und mikrobiologischen Eigenschaften innerhalb vorgegebener Grenzen liegen. Dabei werden jedoch nur einzelne Eigenschaften betrachtet, die nicht die Komplexität der ablaufenden Vorgänge bis zum Mindesthaltbarkeitsdatum widerspiegeln. Es fehlt eine Analytik, die die Informationen aus der komplexen Matrix aufnimmt und diese mit archivierten Daten aus vergangenen Produktionen und Produktionen mit Reklamationen vergleichen kann. So könnten frühzeitig unspezifische Abweichungen erkannt und z. B. Prognosen über die zeitliche Entwicklung von Qualitätsänderungen erstellt werden.

Hier setzt ein Projekt der Industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF) an, das an der Universität Hohenheim durchgeführt wird: Ziel ist es, ein Onlineüberwachungs-System für die Produktion von H-Milch zu entwickeln, das eine Früherkennung von Produktinstabilitäten erlaubt, die sich u.a. auf die Aufschäumqualität auswirken. Das System, das auf spektroskopischen Messungen und einem wissensbasierten Auswertemodul basiert, soll vor dem letzten Behandlungsschritt oder vor der Abfüllung eingesetzt werden und das Produkt online analysieren. Mittels eines "Gold-Standards" können damit Prognosen zu den Qualitätseigenschaften über die gesamte Haltbarkeit des Produktes abgeleitet werden. Zudem untersuchen die Wissenschaftler im Rahmen des Vorhabens die komplexen Ursachen für eine mangelnde Aufschäumfähigkeit, so dass sie Empfehlungen für die Technologie der H-Milchherstellung geben können.

Die deutsche Milchindustrie verarbeitet jährlich rund 28,6 Mio. Tonnen Rohmilch von fast 100.000 Milchbetrieben; ein erheblicher Anteil der Produkte wird exportiert – auch von vielen kleinen und mittelständischen Unternehmen (KMU). Insbesondere für KMU ist dieses Projekt von besonderer wirtschaftlicher Bedeutung, da ihnen nur begrenzte Kapazitäten für solche komplexen Forschungsvorhaben zur Verfügung stehen. Mit den Ergebnissen des Vorhabens können sie künftig ihre Wettbewerbsfähigkeit verbessern, indem sie Qualitätsfehler bei der Herstellung von H-Milch reduzieren, entsprechende Reklamationen vermeiden und damit auch zu einer Ressourcenschonung beitragen können.

Informationen zum IGF-Projekt AiF 20200 N "Entwicklung eines Onlineüberwachungs-Systems zur Früherkennung von Produktinstabilitäten am Beispiel fetthaltiger H-Milch und Prozessentwicklung für eine erhöhte Schaumstabilität zur „Barista“-Anwendung"

... ein Projekt der Industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF)