TEKSTUR OG FEDTKRYSTALLISATION LARS WIKING, MEJERIINGENIØR, LEKTOR INSTITUT FOR FØDEVARER -FOULUM
MÆLKEFEDT-KRYSTALLISATION Vil præsentere vores forskningsprojekter som har studeret krystalliseringsmekanisme når mælkefedt krystalliserer sammen med vegetabilsk olie, og under dynamiske forhold (omrøring og varierende nedkøling) Tidligere har det meste fedtkrystallisations-forskning været udført under statiske forhold Vi har brugt systemer med vandfrit smørfedt (AMF) og rapsolie, som vi ser som et modelsystem til at forstå blandingsprodukter.
MÆLKEFEDT KRYSTALLISATION OG SMELTNING Smeltekurver 2-3 smeltefraktioner Smeltepunkt afhænger af hvor nedkølings hastigheden Fast cooled Slow cooled
RASPSOLIE (RO) TILSÆTNING INDFLYDELSE PÅ SMELTEPUKTER Hurtig køling (5 C/min) RO sænker smeltepunkter Smallere smeltekurver Uperfekte krystaller Langsom køling (0.05 C/min) RO påvirker ikke Bredere smeltekurver Mere ens sammensatte krystaller 4
PÅVIRKNING AF SOLID FAT CONTENT Hurtig køling Langsom Hurtig kølig giver højere SFC men er mere påvirket af olietilsætnig (krystaller opløses i olien) 5
MIKROSTRUKTUR - EFFEKT AF RAPSOLIE TILSÆTNING AMF 10% 20% 30% 40% RO increases aggregate size 6
TEXTURE ANALYSIS: SAMPLE PREPARATION 25mm 12,0 ± 1mm
FASTHED Fast cooled Slow cooled (% RO) Hurtig køling giver mere fasthed Stor forskel i fasthed selv med samme SFC
KØLINGS-HASTIGHED..har betydning for alle niveauer i fedtkrystallisation, dvs. primær krystallisation, mikrostruktur og reologiske egenskaber. har betydnings for rapsolies evne til at opløse AMF fraktioner Kombinationer af rapsolie og kølingshastighed kan lave blends med samme SFC, men med forskellig tekstur.
EFFEKT AF OMRØRING UNDER KRYSTALLISATION SYSTEM MED AMF AND RAPSOLIE Kaufmann et al. 2012 Food Biophysics
EFFECT OF SHEAR ON MICROSTRUCTURE Blend: 30% RO No shear 50 s -1 500 s -1 øget shear reducerer krystal størrelse 11
THE FAT CRYSTAL NETWORK Polymorphism Marangoni, A. G. et al, 2012.
FEDTKRYSTAL FORMER α β β Stabilitet Densitet Smeltepunkt 13
KRYSTAL FORMER ß er alt dominerende i mælkefedt. Godt for smørbarhed ß giver ofte store krystaller og forårsager sprødhed eller sandiness
WAXD/SAXD CRYSTALLIZATION UNDER STATIC CONDITIONS AMF 20% RO 30% RO 21 min 18 min 16 min Både RO tilsætning og omrøring accelerere omdannelse til ß 15
SMØR OG RAPSOLIE Miksning af smør og 25 %rapsolie 13 og 18 C 23 C
HØJ INTENSIV ULTRALYD (HIU) Frekvenser på 20-100 khz Intensiteter på 10-1000 W/cm 2 HIU skaber Mekanisk vibration Akustiske strømninger Kavitation Lokalt meget høje temperaturer g tryk Turbulent 17
UNIVERSITY HIU UDSTYR Ultrasound processor (Hielscher) Frequency: 24kHz Sonotrode: 7 mm Time: 5 second Effect : 40 W Temperature:14, 22,24,26, 28 and 30 C 18
KRYSTALLISATION AF SMØRFEDT Lav behandlingstemperatur Høj behandlingstemperatur Exotherm up 19
SOLID FAT CONTENT Cooling 20
SOLID FAT CONTENT UNDER LAGRING 65 HIU Control 60 55 SFC 50 45 40 35 0 10 15 20 25 30 60 7 days 14 days minutes 22 C 22 C HIU 24 C 24 C HIU 26 C 26 C HIU 30 C 30 C HIU HIU Control 21
Force (N) HÅRDHED EFTER LAGRING VED 5 C 3 2,5 2 1,5 1 0,5 Control HIU 0 22 C 26 C 30 C HIU behandlingstemperatur 22
SPRØDHED TTreated at 30 C 23
MIKROSTRUKTUR Kontrol HIU 22 C 26 C 30 C 24
HÅRDHED MED RAPSOLIE Giver lidt mere oliebinding 3,5 3,0 16C Col Kontrol 17 Col Ultralyd 18 2,5 Force (N) 2,0 1,5 1,0 0,5 0,0 AMF 10% RO 20% RO 30% RO M rapsolie
KONKLUSIONER PÅ ULTRALYDSSTUDIER Høj intensiv ultralyd.. accelerer krystallisationen og giver nye fraktioner af krystallinsk fedt fremmer omdannelsen til β krystaller sænker fast-fedtindholdet efter længere tids lagring og dermed nedsætter hårdheden Skaber mindre sprødhed 26
PH.D STUDERENDE SOM HAR UDFØRT ARBEJDET: Niels Kaufmann, 2012, Non-isothermal crystallization of milk fat and blends with rapeseed oilimpact on melting behavior, polymorphism, microstructure and rheological properties Patrizia Buldo, 2012, Crystallization of fat in and outside milk fat globules -Effect of processing and storage conditions Rikke P. Frydenberg, 2015, High intensity ultrasound effects on dairy proteins and lipids - A study linking microscopic changes to textural improvements Funding: Mejeribrugets Forskningsfond, Arla Foods, InspireFood platform, FFI