Sådan fremstilles valleprotein: fra gården til din shaker

Introduktion til fremstilling af valleproteinkoncentrat

Valleprotein er et biprodukt fra osteproduktion og er en af de bedste kilder til animalsk protein. Dets fremstilling og sammensætning varierer afhængigt af de anvendte metoder, hvilket påvirker dets næringsværdi og proteinstruktur, fedtindhold og endda smag.

Afhængigt af graden og typen af den teknologiske forarbejdning kan der opstå fire typer valleproteinkoncentrat, som oftest bruges i sportsernæring til den endelige fremstilling af det proteinpulver, du kender. Det drejer sig om valleproteinkoncentrat, valleproteinisolat, valleproteinhydrolysat, klart (clear) valleproteinisolat. Som eksempel skal der bruges mere end 160 kg valleopløsning for at fremstille 1 kg valleproteinkoncentrat i pulverform.

Første trin: udskillelse af valle fra mælk

Fremstillingen af valleprotein begynder med pasteurisering af komælk for at fjerne alle uønskede bakterier. Under pasteuriseringen bringes mælken op til kogepunktet (70-80 °C) og afkøles derefter straks til 4°. Efter pasteuriseringen er der stadig omkring 20 % valleprotein og 80 % kasein tilbage i mælken.

Et afgørende trin i denne proces er brugen af enzymet chymosin, også kendt som løbe, som er afgørende for fremstillingen af de fleste osttyper. Chymosin har til opgave at koagulere, altså få mælken til at skille, og dermed adskille faste og flydende kaseinpartikler fra mælkens flydende del.

Chymosinens virkning er altså rettet mod kasein, nærmere bestemt mod dets kappa-kaseinvariant, som findes på overfladen af mælkemicellerne. Når chymosin spalter bestemte bindinger i kappa-kasein, sker der en ændring i micellernes struktur, hvilket fører til, at mælkeproteinerne, især kasein, klumper sig sammen i faste partikler. Efter koaguleringen dannes der faste kaseinpartikler, som osten fremstilles af, og de adskilles fra den flydende del, kendt som valle. Valle indeholder valleproteiner, laktose, vitaminer og mineraler og forarbejdes videre til fremstilling af valleproteiner.

Kilde: foodunfolded.com

Andet trin: rensning af valleproteiner

Det næste trin er en proces med forrensning af den flydende valle, hvor kvaliteten og renheden af det endelige produkt sikres. Forrensningsprocessen omfatter som regel to faser:

Fjernelse af fedt og faste stoffer: Først skal fedt og faste stoffer fjernes fra vallen. Dette sker som regel ved hjælp af centrifugering eller mikrofiltrering. Målet er at opnå en så ren valleopløsning som muligt.

Fjernelse af laktose og mineraler: Valle indeholder store mængder laktose og mineraler. For at fremstille valleprotein er det nødvendigt at reducere disse bestanddele, hvilket ofte sker ved hjælp af ultrafiltrering. Ultrafiltrering gør det muligt at fjerne disse små molekyler, mens proteinerne forbliver i opløsningen.

Kilde: agropur.com

Tredje trin: koncentrering af valleproteiner

Efter fjernelse af de uønskede bestanddele koncentreres proteinerne i vallen. Denne proces udføres som regel med flere metoder (eller en kombination af dem) afhængigt af, hvor rent proteinkoncentratet skal blive fra processen, og hvilket produkt der skal fremstilles. Man kan bruge ultrafiltrering, diafiltrering, mikrofiltrering, nanofiltrering, elektrodialyse, omvendt osmose, krydsstrøms-mikrofiltrering (CFM - Cross Flow Microfiltration), ionbytning eller hydrolyse.

Metoderne kan også bruges i forlængelse af hinanden med det formål for eksempel at reducere restfedtprocenten mest muligt i koncentratet eller bevare proteinstrukturens integritet bedst muligt. Hver af de nævnte metoder til proteinkoncentrering har sine specifikke fordele og ulemper og bruges til forskellige typer produkter.

I standardproduktionen af valleprotein, som bruges til sportsernæring, bruges der i langt de fleste tilfælde membranfiltrering (f.eks. ultrafiltrering, krydsstrøms-mikrofiltrering) til fremstilling af valleproteinkoncentrat. Hvis metoden ionbytning også bruges i processen, opstår der valleproteinisolat. Ved fremstillingen af vallehydrolysat vælges der i stedet for ionbytning en kemisk proces kendt som enzymatisk hydrolyse. Fremstillingen af klart protein kombinerer filtrering, ionbytning og hydrolyse.

Resultatet af disse teknologiske processer er en flydende opløsning af koncentrerede proteiner, som danner grundlaget for produkter til

• Valleproteinkoncentrat (WPC): Forkortelsen WPC ledsages ofte af et tal, 75, 80. Dette tal angiver proteinindholdet pr. 100 g ren råvare. Fedtprocenten ligger mellem 6-8 %.
• Valleproteinisolat (WPI) / Klart valleproteinisolat: Proteinindholdet i isolater ligger som standard over 90 %. Fedtindholdet ligger omkring 1-2 % med et minimum af kulhydrater.
• Valleproteinhydrolysat: Proteinindholdet i hydrolysater ligger mellem 75-80 % i 100 g ren råvare. De har dog den bedste biotilgængelighed og den hurtigste fordøjelighed.

Opløsningen ledes derefter videre til den fjerde fase, hvor tørringen finder sted. Men før vi kommer dertil, lad os opsummere de grundlæggende oplysninger om de anvendte metoder.

Ultrafiltrering (UF) bruger membraner med små porer til at adskille proteiner fra mindre molekyler som laktose, mineraler og vand. Proteiner, på grund af deres større molekylvægt, forbliver på den ene side af membranen, mens de mindre molekyler passerer igennem.

• Fordele: Effektiv adskillelse af proteiner fra mindre bestanddele; bevarer proteinernes funktionelle og ernæringsmæssige egenskaber; bredt anvendelig og skalerbar metode.
• Ulemper: Risiko for tilstopning af membranen, hvilket kræver regelmæssig rengøring og vedligeholdelse; kan være omkostningstung ved store mængder eller meget koncentrerede opløsninger.

Krydsstrøms-mikrofiltrering (Cross-Flow Microfiltration) er en teknologisk mere avanceret metode, og dens anvendelse sikrer en højere kvalitet og renhed af slutproduktet. Under processen strømmer væsken parallelt med membranfladen, ikke direkte igennem den. Dette reducerer risikoen for tilstopning af membranen, fordi større partikler hele tiden "skylles væk" fra membranens overflade.

• Fordele: mindre tilbøjelig til tilstopning og tilsmudsning af membranen end traditionel filtrering; effektiv til adskillelse af større partikler som fedt og bakterier; bedre til at bevare proteinernes struktur og funktionalitet.
• Ulemper: højere omkostninger til udstyr og vedligeholdelse; mindre effektiv til at adskille proteiner fra mindre molekyler end ultrafiltrering.

Ionbytning indgår i processen, hvis resultatet skal være valleproteinisolat. Det er en proces, der selektivt isolerer specifikke proteinkomponenter. Den rå valle sendes gennem en søjle, der opsamler proteiner og adskiller dem baseret på forskelle i deres samlede ladning. Resten (laktose og mineraler) skylles ud og forarbejdes videre til en anden bestanddel. Ionbytning opsamler alle funktionelle og næringsrige proteiner i vallen, herunder bioaktive proteiner som immunoglobuliner og laktoferrin. Det resulterende valleprotein har derfor mindre fedt og laktose end valleproteinkoncentrater og opløses for eksempel også bedre.

• Fordele: Meget selektiv over for specifikke proteiner; effektiv til at fjerne urenheder.
• Ulemper: Kan denaturere nogle proteiner; kræver specifikke betingelser for hver proteintype.

Kilde: agropur.com

Hydrolyse er en biokemisk proces, hvor lange aminosyrekæder i valleproteinkoncentratet nedbrydes til kortere peptidkæder. Hydrolyse udføres ved hjælp af enzymer, syrer eller baser. Enzymatisk hydrolyse er den mest anvendte metode, fordi den er mere specifik og skånsom over for proteinerne.

Hydrolysens varighed kan variere og påvirker graden af nedbrydning af proteinerne samt slutproduktets egenskaber.

• Fordele: forbedrer fordøjelig tilgængelighed og biologisk aktivitet af proteiner; reducerer det allergene potentiale for nogle proteiner; gør det muligt at skabe specifikke peptider med målrettede funktionelle egenskaber.
• Ulemper: kan medføre denaturering (ændring af strukturen) af proteinerne, hvilket påvirker deres funktionelle egenskaber; hydrolyseprocessen kan være omkostningstung på grund af behovet for enzymer eller kemikalier; mulige ændringer i smag og duft af slutproduktet.

En meget populær form for bearbejdning er det såkaldte klare valleproteinisolat (Clear Whey Isolate), som fremstilles ved syrning og rensning af valleprotein ved lav pH. Proteinet hydrolyseres derefter ofte for at opnå en højere biologisk tilgængelighed ved at nedbryde og forkorte peptidbindingerne. Kort sagt kan man forestille sig, at proteinerne "fordøjes på forhånd" allerede under processen.

De højere teknologiske trin har til opgave næsten fuldstændigt at fjerne overskydende fedt og kulhydrater og dermed opnå et højere proteinindhold i 100 g rent pulver. Den markante forkortelse af peptidbindingerne gør det lettere for proteinpeptiderne at blive optaget i blodbanen. Klart protein. Med klart protein har du den fordel, at det ikke smager af mælk og giver en fantastisk forfriskning.

Ultrafiltrering og krydsstrøms-mikrofiltrering og ionbytning er fysiske metoder, som fokuserer på adskillelse af proteiner baseret på molekylstørrelse. Omvendt er hydrolyse en kemisk proces, som ændrer selve proteinernes struktur. Valget af metode afhænger af de ønskede egenskaber ved slutproduktet og af de specifikke behov i produktionsprocessen.

Fjerde trin: omdannelse af væske til pulver

Tørringsprocessen ved fremstilling af valleproteinkoncentrat er en afgørende fase, hvor vallens flydende form omdannes til et pulverprodukt, der er egnet til langtidsopbevaring, nem distribution og eventuel videre forarbejdning (f.eks. tilsætning af smag). Den mest udbredte og mest anvendte metode er spraytørring (spray drying).

Denne teknologiske proces indebærer, at man sprøjter den koncentrerede flydende valle ud i varm luft i et tørrekammer. Vandmolekylerne fordamper hurtigt fra koncentratets dråber, hvorved der dannes et pulverprodukt. Spraytørring muliggør hurtig og effektiv fordampning af vandmolekylerne og bevarer en høj proteinkvalitet. Denne proces er følsom over for varmeregulering, og derfor kontrolleres temperatur og fugtighed konstant og strengt for at undgå termisk denaturering af proteinerne.

I den sidste fase afvejes pulveret med en automatisk pakkemaskine i sække, oftest på 25 kg, og opbevares. Til eksport stables sækkene på en palle og gøres klar til transport til et anlæg, der specialiserer sig i tilsætning af smag og ompakning i forbrugerpakninger.

Kilde: proteinfactory.com

Femte trin: smagstilsætning, produktion og emballering

I det femte trin sker der en sekundær forarbejdning. Inputtet er et hvidt, usmagsat pulver, og outputtet er et protein i den form, vi kender - det er tilsat smag, sødet, har farve og er pakket i en forbrugerpakning, oftest i poser eller dåser i vidt forskellige størrelser fra 400-2000 g.

Smagstilsætning og sødning

Din foretrukne smag af protein skabes enten af kunstige eller naturlige aromastoffer, farvestoffer og sødemidler. For at alle bestanddele efterfølgende kan opløses godt i shakeren, er det ofte nødvendigt også at tilføje det fuldstændig uskadelige lecithin (oftest af soja eller solsikke). I nogle tilfælde tilføjes der også et antiklumpningsmiddel til proteinerne - f.eks. siliciumdioxid, som forhindrer klumpdannelse eller reducerer skumdannelsen i tilfælde af klart valleproteinisolat.

Alle smagsgivende bestanddele tilsættes proteinet i et bestemt forhold ud fra præferencerne hos mærkets udviklingsafdeling, som løbende smager og tester prøverne, mens de søger efter den bedste smag - i hvert fald bør de gøre det. Så snart smagen og opløseligheden er tilfredsstillende, begynder produktionen.

Produktion og emballering

Den primære råvare og de smagsgivende bestanddele hældes derefter bogstaveligt talt i en såkaldt homogenisator, som man kan forestille sig som en stor mixer. Rotation i forskellige retninger sikrer, at den resulterende løse blanding virkelig er homogeniseret, og at alle tilsatte bestanddele blandes godt med det rene vallebasis. På denne måde sikres det, at hver portion protein i pakningen smager ens, når den blandes med den anbefalede mængde vand eller mælk. Fra homogenisatoren pakkes blandingen derefter i forbrugerpakninger efter den valgte størrelse. Derefter placeres produktet igen på en palle og transporteres til mærkets lager. Fra lageret bliver det efter en onlinebestilling plukket, pakket og transporteret til et udleveringssted eller hjem til dig med den service, du har valgt.

Kilde: homogenizer.cz

 

Konklusion: valg og kvalitet af valleproteiner

Grundlaget for langt de fleste valleproteiner er vallekoncentrat, isolat, klart isolat eller hydrolysat. Dette grundlag er kvalitativt fuldstændig identisk eller meget lignende. Meget høje standarder for fremstilling og kvalitet af disse råvarer gælder nemlig ens for alle producenter af den primære råvare. Og det er præcis af samme grund, som gør, at mælk fra forskellige mærker smager lige så eller meget lignende og har en tilsvarende ernæringsmæssig sammensætning.

Årsagen er, at den primære landbrugssektor, især mejeriindustrien, og dens produkter er en af de vigtigste og strengest kontrollerede sektorer i hele EU, og slutkvaliteten er tydeligt defineret og standardiseret.

Det gælder dog ikke for den sekundære forarbejdning i tilfælde af fremstilling af smagsvarierede vallepr oteiner, hvor der til den meget kvalitative råvare tilsættes smagsgivende ingredienser af varierende og ofte ringere kvalitet. Det drejer sig især om kunstige sødestoffer, aromaer og farvestoffer.

---

Kilder:

1. Hilton C. Deeth and Nidhi Bansal (2019) Whey Proteins: From Milk to Medicine ISBN 978-0-12-812124-5
2. Protein hydrolysis. https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/B978008100596521755
3. How whey protein is made. https://www.agropur.com/us/news/how-whey-protein-is-made
4. Whey protein concentrate and isolate. https://www.spxflow.com/assets/pdf/spx-flow-whey-protein-isolate-concentrate-612-gb.pdf
5. What is whey protein. https://agnroots.com/blogs/articles-info/what-is-whey-protein
6. https://www.foodunfolded.com/article/sustainable-protein-powders-whey-vs-plant-based
7. https://www.vaisala.com/en/blog/2022-11/how-measure-crucial-process-parameters-efficient-spray-drying
8. https://proteinfactory.com/bulk-protein-powder-2/
9. http://www.homogenizer.cz/wp-content/uploads/Fotografie0197.jpg