Maschinen zur Herstellung veganer Sahne

Forschungsprojekt in Kooperation mit der technischen Universität Berlin und dem Karlsruhe Institut für Technologie

Vor dem Hintergrund eines wachsenden Gesundheitsbewusstseins der Verbraucher und einem grundsätzlichen Wandel hin zu einem vermehrten Konsum pflanzenbasierter Lebensmittel besteht von Seiten der Lebensmittelindustrie großes Interesse an der Entwicklung von Produkten, in denen tierische Fette und Proteine durch pflanzliche Alternativen ersetzt sind; im besonderen Fokus stehen hierbei vegane Milch- und Sahnealternativen. 

Probst & Class forscht in Kooperation mit zwei führenden deutschen Universitäten an der Bedeutung von Protein- und Lipidphase bei der Entwicklung veganer Milch- und Sahnealternativen. Dabei kommt unsere Labor-Kolloidmühle (PUC 60, Bauform O) zum Einsatz.

Konkrete Zwischenergebnisse des Forschungsprojektes (Stand 2025)

Im folgenden werden die Ergebnisse des Forschungsprojekts in den einzelnen Arbeitsphasen beschrieben. Der vollständige Bericht kann hier als PDF heruntergeladen werden. 

AP 1 – Proteingewinnung & Charakterisierung

• Erbsenprotein
  • 300 g globulinreicher Fraktion (≈ 90 % Protein) erzeugt
  • Critical Interfacial Concentration (CIC) ≈ 0,01 Gew-%
  • pH-abhängige Löslichkeit ermittelt (Optimum pH 7)
  • Proteine überwiegend nativ (Denaturationspeak ≈ 75 °C)
  • Milestone 1 erfüllt
• Haferprotein
  • Entfettungsprotokoll (Hexan) etabliert, Restfett ↓ auf ≈ 1,6 %
  • Abschluss der Aufreinigung für Februar 2025 vorgesehen

AP 2 – Protein-/Phospholipid-Grenzflächen

• Getestete Lipide: PC 18:0/18:1, PE 18:0/18:1 sowie sechs Lecithin-Mischungen
• Ungesättigte PLs zeigen niedrigere CMC-Werte als gesättigte
• Stabiles Koexistenzfenster: Protein 0,01 % + PL ≤ 0,005 % (gesättigt) bzw. ≤ 0,0005 % (ungesättigt)
• Emulsionen (Ø 5–10 µm): gesättigte PCs stabilisieren Tropfen, ungesättigte verursachen schnelles Tropfenwachstum
• PC 18:0 und PC 18:1 für Folge-APs ausgewählt – Milestone 2 erfüllt

AP 3 – Fettphasen-Screening

• Oleogele aus Sonnenblumen-, Reiskleie-, Carnauba- und Candelillawachs: Gelhärte steigt mit Wachsgehalt; alle Systeme spröde, Candelilla hat günstigste Aufschmelz- und Erweichcharakteristik
• Ethylcellulose-Oleogele verworfen (≥ 20 % EC, 160 °C notwendig)
• TAG-Konzepte: unterschiedliche Palm- und Shea-Fraktionen charakterisiert
• Für Phase II ausgewählt: 15 repräsentative Systeme – Fokus auf Sonnenblumen- & Candelillawachs-Oleogelen plus vollhydriertes Palmkernöl – Milestone 3 erfüllt

AP 4 – Thermo-mechanische Grenzflächenstabilität

• Hochdruckhomogenisation (200/50 bar, 50 °C) verändert Erbsenprotein kaum
• Interfacial Rheology
  • Reiner Proteinfilm: G′ > G″ bis ≈ 100 % Deformation
  •  
    • PC 18:0: G′ steigt → zusätzliche elastische Beiträge
  •  
    • PC 18:1: G′ sinkt → Protein-Protein-Wechselwirkungen geschwächt
• Filme stabil während 12-h-Zeitsweep – Milestone 4 erreicht

AP 5 – Prozessparameter (Kühlrate & Scherung)

• Schnell (20 K min⁻¹) vs. langsam (5 K min⁻¹) gekühlte Emulsionen: Kühlführung weniger einflussreich als Wachsart
• Langsames Abkühlen ↑ Tropfenverformung; Palmstearin bildet stachelige Kristalle → erhöhtes Koaleszenzrisiko
• Homogenisation (5 Zyklen, 50 bar) liefert d₅₀ 1–4 µm – AP 5 im Plan

AP 6 – Tropfengröße vs. Strukturierung

• 1,2 µm (Milch-analog) vs. 3,6 µm (Sahne-analog): Tribologie nahezu identisch, Tropfengröße beeinflusst Mundgefühl kaum
• Reibung korreliert mit Festfettgehalt, nicht mit Tropfengröße oder Proteinart
• Datenerhebung abgeschlossen; Lager- und Schaukeltests laufen

AP 7 ff. – Modellanwendungen & Upscaling

• Versuchsdesign für Barista-Milch, Koch- und Schlagsahne steht; Umsetzung ab Februar 2025
• Pilot-Upscaling für zwei Formulierungen gemeinsam mit Praxispartnern ab Q3 / 2025
• Handreichung für KMU-Transfer in Vorbereitung (geplante Veröffentlichung April 2026)

Projektübergreifende Schlüssel­erkenntnisse

1. Grenzflächen-Co-Stabilisierung erfordert enge Protein/PL-Fenster; gesättigte PCs erhöhen Filmelastizität, ungesättigte können destabilisieren.
2. Wachs-Oleogele liefern feste, aber spröde Fettstrukturen; Candelillawachs bietet bestes Schmelz-Sprödigkeits-Profil.
3. Kühlführung beeinflusst Tropfenmorphologie stärker als Gelhärte – langsames Abkühlen erhöht Koaleszenzrisiko.
4. Tribologie als Sensorik-Proxy: Reibung wird primär durch Festfettgehalt und Fett-E-Modul bestimmt, nicht durch Tropfengröße oder Proteinquelle.
5. Alle Meilensteine bis MS 4 sind erreicht; das Projekt verläuft planmäßig.

Nächste Schritte (2025)

• Abschluss Haferprotein-Aufreinigung & weitere PL-Koexistenztests
• Langzeit-Lagerstudien zur Emulsions- und Textur­stabilität
• Pilot-Skalierung und sensorische Validierung der zwei führenden Formulierungen
• Erstellung praxisnaher Leitfäden zu Zutatenwahl, Prozessfenstern und Prüfmethoden für KMU-Transfer (Q1 / 2026)
  
  Weitere Informationen zum Forschungsprojekt hier herunterladen.

Prozessschritte bei der Herstellung veganer Sahne mit  Kolloidmühlen on Probst & Class.

Unsere Maschinen kommen bei der Herstellung pflanzlicher Sahnealternativen in folgenden Prozessschritten zum Einsatz:

Zerkleinern und Vermahlen: Nüsse und Samen werden in der Kolloidmühle zerkleinert und fein vermahlen, daraus entsteht eine cremige homogene Masse. 

Emulgieren: In der Kolloidmühle werden die fettigen Bestandteile mit den wässrigen Bestandteilen emulgiert, um eine stabile und gleichmäßige Mischung zu erzielen. Das spätere Absetzen und Trennen der Öl- und Wasserphasen wird so vermieden. 

Einmischen von Verdickungsmitteln: Die aufgezählten pflanzlichen Verdickungsmittel werden mit unseren Kolloidmühlen in die Mischung eingearbeitet, um die gewünschte Viskosität zu erreichen. Die Kolloidmühle sorgt dafür, dass diese Zusatzstoffe gleichmäßig verteilt sind.

Homogenisieren: Durch den Einsatz unserer Kolloidmühlen wird die Mischung durchgängig homogenisiert. Das so erzielte Endprodukt ist konventioneller Sahne in Textur, Cremigkeit und Geschmack sehr ähnlich und kann für die meisten Kochanwendungen Sahne aus tierischer Milch komplett ersetzen. 

Verwendete Maschinentypen

Mit Kolloidmühlen von Probst & Class lassen sich grundsätzlich alle Medien verarbeiten, die schon einen minimalen Feuchtigkeitsanteil aufweisen. Da pflanzliche Sahne-Alternativen stets einen hohen Wasseranteil haben, sind Kolloidmühlen hierfür grundsätzlich gut geeignet. 

Mit stufenlos einstellbarem Mahlsatz und leicht zu reinigendem Mahlwerk ist ein flexibler Einsatz jederzeit sichergestellt. Eine Vielzahl an Verzahnungsgeometrien erlaubt es außerdem, auf medienspezifische Gegebenheiten einzugehen und so bestmögliche Ergebnisse zu erzielen.

Unsere Lochscheibenmühlen bieten zudem die Möglichkeit der Vorzerkleinerung bei gröberen Ausgangsprodukten sowie in Kombination mit unseren Kolloidmühlen höhere Feinheitsergebnisse. Dabei können wir Endproduktfeinheiten unter 10 Mikrometer erzielen. 

Wir bieten ebenfalls In-line-Entlüftungsanlagen für die Extraktion von Luft oder anderen Gasen an. Dieser Schritt ist besonders vor dem Verpacken relevant, um eine saubere Atmosphäre zu erreichen und die Eigenschaften der Pflanzenmilch zu erhalten. 

Produktionsverfahren

Die Verarbeitung und Herstellung kann mit den Mühlen und Systemen von Probst & Class je nach Anforderung im Batchverfahren oder in einem kontinuierlichen Inline-Prozess erfolgen. Zu den Vor- und Nachteilen der Verfahren sowie zur Anlagenintegration beraten wir Sie gerne. Stellen Sie dazu gerne eine Anfrage für unsere Dienstleistung puclab.  

Probst & Class als Zulieferer der Lebensmittelindustrie

Probst & Class Mühlen sind in der Lebensmittelverarbeitung seit 80 Jahren »State-of-the-Art«. Mit einer PUC stellen sowohl kleine Produzenten, wie auch die Industrie pflanzliche Sahne-Alternativen von gleichbleibender, höchster Qualität her.

Die hohe Fertigungsqualität von PUC Maschinen gewährleistet üblicherweise eine Nutzungsdauer von mehreren Jahrzehnten. Die Ersatz- und Verschleißteilversorgung auch für sehr frühe Modelle garantiert eine sichere Investition und niedrige Total Cost of Ownership.