Please use this identifier to cite or link to this item: http://dx.doi.org/10.14279/depositonce-2213
Main Title: Material science properties of coconut milk, cheese and emulsion
Translated Title: Die materialwissenschaftliche Eigenschaften von Kokosmilch, Kokosmilchkäse und Emulsion
Author(s): Tipvarakarnkoon, Tatsawan
Advisor(s): Senge, Bernhard
Granting Institution: Technische Universität Berlin, Fakultät III - Prozesswissenschaften
Type: Doctoral Thesis
Language: English
Language Code: en
Abstract: Das Ziel der Arbeit ist die Erfassung der komplexen materialwissenschaftlichen Eigenschaften von Kokosfett, Kokosmilch bzw. Kokosmilchprodukten durch moderne rheologische Untersuchungsmethoden. Neue Produkte auf der Basis von Kokosmilch wie Kokosmilchkäse und stabilisierte Kokosöl-im-Wasser Emulsion können mit Hilfe der gewonnenen Kenntnisse entwickelt werden. Scherversuche ergaben, dass die Kokosfette im Temperaturbereich von 35 bis 90 °C aufgeschmolzen vorlagen und ausschließlich Newtonsches Fließverhalten aufwiesen. Anhand der Oszillationsversuche wird deutlich, dass für alle Kokosfette der Kristallisationsvorgang im Temperaturbereich von 20 bis 10 °C sowie der Aufschmelzvorgang von 17 bis 32 °C vorlag. Die frische Kokosmilch und die Kokosmilch aus der Dose weisen eine Strukturviskosität nach Ostwald – de Waele auf. Im Gegensatz dazu zeigt die rehydralisierte Kokosmilch (10 – 50 %) Newtonsches Fließverhalten. Einflüsse wie Temperatur, Konzentration und Partikulierung der Kokosmilch wirken sich hauptsächlich auf das materialwissenschaftliche Verhalten der Produkten auf. Die Herstellung des Kokosmilchkäses erfolgt durch zusätzlichen Einsatz von der Magermilchpulver als Caseinquelle. In dieser Arbeit zeigte das System 20:20:60 (Magermilchpulver : Kokosmilch : Wasser) die besten Gerinnungseigenschaften. Die Konzentrations- und Temperaturbedingungen sind die Haupteinflussfaktoren der labinduzierten Gerinnung. Der synergistische Effekt der Hydrokolloide (Xanthan/Guar, Xanthan/Johannisbrotkernmehl, Guar/Carboxymethylcellulose) wird mittels Scherversuche untersucht. Die 0,5 %ige Mischung von Xanthan und Guar (15:85) ist das System mit der höchsten effektiven Viskosität und einer optimalen Strukturstabilität (geringster Fließindex). Damit ist diese Mischung am geeignesten zur Stabilisierung der 20 %iger Kokosöl-im-Wasser Emulsion. Einer Netzwerksstruktur wird nach dem Herschel-Bulkley Modell erfasst und begründet die Langzeitstabilität der Emulsionen. Die Technologieführung für die Herstellung der Emulsion, die mit dem Propellerrührer bei 400 U/min für 1 Minute langsam vorgeschert und danach bei 200 bar durch 2 Durchläufe homogenisiert wurde, zeigt das höchste Viskositätslevel der Emulsion. Durch den Einfluss des Homogenisierens findet die mechanolytische Destrukturierung der Hydrokolloide statt. Nach partieller Zugabe nicht homogenisierter Hydrokolloiden nach dem Homogenisieren lässt sich eine höhere Viskosität und Langzeitstabilität der Emulsion erziehen. Die Sicherung der Stabilität erfolgt durch Zugabe der Hydrokolloide und wird teilweise vor und nach der Homogenisierung im Verhältnis von 75/25. Je nach Einsatz kann die erwünschte Stabilität bei 30 °C und Raumtmperatur mehr als 3 Monaten beibehalten werden. Die neuartigen und modernen Methoden lassen sich insbesondere in der thailändische Kokonussindustrie vorteilhaft anwenden.
The aims of this research were to investigate the complex material science properties of coconut fats and oils, as well as coconut milks and its products using modern methods of shear rate examination and dynamic viscoelastic measurement, and to develop new food-based coconut milk products such as coconut cheese-like and stabilized coconut oil-in-water emulsion. From the results obtained from oscillation tests, melted coconut oils showed Newtonian behavior over a wide range of temperatures (> 35 °C) while coconut fats exhibited a rapid phase change in a narrow range of temperatures, 20 - 10 °C for crystallization and 17 – 32 °C for melting. Fresh and canned coconut milks are non-Newtonian fluids according to the Ostwald-de Waele model. In contrast, rehydrated coconut milk (10 – 50 %) exhibited Newtonian behavior. The main factors affecting their rheological properties were temperature, concentration and particle size. Successful trials for utilizing coconut milk to produce a coconut cheese-like product were done by adding skim milk powder as an enriched casein source. The recommended formulation obtained from this experiment is 20:20:60, for skim milk, coconut milk and water, respectively. The main parameters affecting cheese curd formation are concentration and temperature. Various hydrocolloids (xanthan/guar, xanthan/locust bean gum, guar/carboxymethylcellulose) and their synergistic effects were examined using control shear rate tests. The best organized system appropriate for stabilizing 20 % coconut oil-in-water emulsion, apparently due to it induced highest effective viscosity and optimal structural stability (low flow index), is the X/G mixtures (0.5 wt%) at 15:85. Its semi-slid micro-particle gel-like structure according to the Herschel-Bulkley model is the main reason controlling its long-term emulsion stability. Additionally, when crude emulsions were premixed at slow speed using propeller at 400 rpm for 1 min and homogenized at 200 bar for two times using a two-stage homogenizer they showed the best results of final emulsion viscosity. Furthermore, due to the structure degradation induced by high pressure treatment during emulsion homogenization, new methods found in this study using partial-added gum solutions is recommended. This can promote longer emulsion stability and higher product viscosity. Parts of gum mixtures were designated for separate addition prior to and after homogenization (at a ratio of 75/25) to regain emulsion viscosity and the required rheological properties. Stable coconut oil-in-water emulsion over 3 months of storage (at 30 °C and room temperature) has been successfully developed. The modern technological methods developed attaining these results could be useful to Thai coconut industries.
URI: urn:nbn:de:kobv:83-opus-23174
http://depositonce.tu-berlin.de/handle/11303/2510
http://dx.doi.org/10.14279/depositonce-2213
Exam Date: 14-Jul-2009
Issue Date: 3-Aug-2009
Date Available: 3-Aug-2009
DDC Class: 620 Ingenieurwissenschaften und zugeordnete Tätigkeiten
Subject(s): Kokosmilch
Kokosöl
Öl-im-Wasser Emulsion
Rheologie
Stabilität
Coconut milk
Coconut oil
Oil-in-water emulsion
Rheology
Stability
Usage rights: Terms of German Copyright Law
Appears in Collections:Technische Universität Berlin » Fakultäten & Zentralinstitute » Fakultät 3 Prozesswissenschaften » Institut für Lebensmitteltechnologie und Lebensmittelchemie » Publications

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
Dokument_1.pdf9.12 MBAdobe PDFThumbnail
View/Open


Items in DepositOnce are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.