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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von fermentierten
Milchprodukten, wie etwa Mozzarella, bei dem ein Vorprodukt mit
Kochsalz versetzt und mit einem in einem Extrudergehäuse
aufgenommenen Extruderwerkzeug längs eines sich innerhalb
des Extrudergehäuses erstreckenden Förderwegs
von einer Beschickungsöffnung des Extrudergehäuses
in Richtung auf eine formgebende Austrittsöffnung des Extrudergehäuses
gefördert wird, sowie eine Vorrichtung zur Ausführung
derartiger Verfahren.
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Bei
der Herstellung von Mozzarella wird ein als Cagliata bezeichnetes
käseartiges und im wesentlichen aus Eiweiß, Fett,
Wasser und Salzen (Asche) bestehendes Vorprodukt in einem ersten Verfahrensschritt
aufgeschmolzen und geknetet. Das so vorbehandelte Produkt wird gesalzen
und anschließend geformt, bevor es in einer geeigneten wäßrigen
Lösung gelagert wird. Bei der Ausführung derartiger
Verfahren entstehen in dem ersten Verfahrensschritt große
Mengen Schmelzwasser, das entsorgt werden muß. Ferner kann
eine für die gewünschten Produkteigenschaften
nachteilhafte Schaum- und Krustenbildung auf dem Vorprodukt erfolgen.
Bei dem anschließenden Salzungsvorgang besteht die Gefahr,
daß Inhomogenitäten hinsichtlich der Produkteigenschaften,
wie etwa Fetteinschlüsse oder Salzansammlungen, auftreten.
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Im
Hinblick auf diese Probleme im Stand der Technik wird in der
US 4,669,254 ein Verfahren
zum Herstellen von Mozzarella-Käse vorgeschlagen, bei dem
ein Vorprodukt zunächst mit einer Zerkleinerungsvorrichtung
zerkleinert, in einer als Schneckenförderer ausgeführten
Fördereinrichtung zwischen zwei Förderschnecken
geknetet und in Richtung auf eine Plastifiziervorrichtung gefördert
wird. In einem Tank der Fördereinrichtung wird dem zerkleinerten Vorprodukt
eine Salzlösung zugesetzt. In der der Fördereinrichtung
nachgeschalteten Plastifiziervorrichtung wird das Produkt homogenisiert
und anschließend einer Extrudiervorrichtung zugeführt,
mit der es in die gewünschte Form gebracht wird. Mit dem
in der genannten Schrift beschriebenen Verfahren können zufriedenstellende
Produkteigenschaften erreicht werden. Das ist allerdings mit einem
großen maschinellen Aufwand verbunden.
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Ferner
wird in der
US 5,925,398 ein
Verfahren der vorstehend beschriebenen Art erläutert, bei dem
Frischkäseprodukte zunächst in einem Mischkessel
mit einer Salzlösung versetzt und anschließend
zum Erhalt der gewünschten Endproduktform extrudiert werden.
Auch dieses Verfahren führt zu zufriedenstellenden Produkteigenschaften,
wobei auch hier ein vergleichsweise hoher maschineller Aufwand benötigt
wird.
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Angesichts
der vorstehend beschriebenen Probleme im Stand der Technik liegt
der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Herstellen von
fermentierten Milchprodukten bereitzustellen, mit dem gewünschte
Produkteigenschaften mit nur geringem maschinellen Aufwand sichergestellt
werden können.
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Erfindungsgemäß wird
diese Aufgabe durch eine Weiterbildung der bekannten Verfahren gelöst, die
im wesentlichen dadurch gekennzeichnet ist, daß das Vorprodukt
in dem Extrudergehäuse mit Kochsalz versetzt wird, wobei
die Zugabe und Verteilung des Kochsalzes zweckmäßigerweise
während der Förderung mittels des Extruderwerkzeugs
erfolgt.
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Diese
Erfindung geht auf die Erkenntnis zurück, daß auf
die Bereitstellung zusätzlicher Plastifiziervorrichtungen
und/oder Mischkessel zum Erhalt homogener Endprodukte verzichtet
werden kann, wenn der zur Formgebung gedachte Extruder so betrieben
wird, daß eine solche Scher- und Mischwirkung darin hervorgebracht
wird, daß bereits dadurch eine gewünschte Homogenisierung
und Verteilung des zugeführten Kochsalzes erfolgt.
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Während
des Extrudiervorgangs kann eine so starke Dispergierung der üblicherweise
zum Versetzen des Vorprodukts mit Kochsalz eingesetzten Salzlösung
erfolgen, daß diese Salzlösung nicht als „grobe” Tröpfchen
im Käse verteilt ist, die beim Anschneiden auswässern,
sondern daß es zur Bildung fein dispergierter Tröpfchen
kommt. Die Größe der mit dem Extruder erzeugten
dispergierten Tröpfchen beträgt zweckmäßigerweise
weniger als 100 μm, besonders bevorzugt weniger als 50 μm.
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Zum
Erhalt einer guten Dispergierwirkung in dem Extruder hat es sich
als besonders günstig erwiesen, wenn dem Vorprodukt lediglich
an einer der Beschickungsöffnung zugewandten vorderen Hälfte des
Förderwegs Kochsalz zugeführt wird, weil dann noch
genügend Wegstrecke zur ggf. unter Einwirkung des Extruderwerkzeugs
zu bewirkenden Homogenisierung zur Verfügung steht. Dazu
kann längs der vorderen Hälfte der Förderstrecke
eine Zuführöffnung in dem Extrudergehäuse
angeordnet sein, durch die dem in dem Extruder geförderten
Vorprodukt Kochsalz in Form einer Kochsalzlösung zugeführt
wird. Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Zuführöffnung
im der Zuführöffnung zugewandten vorderen Viertel,
besonders bevorzugt im vorderen Fünftel, des Förderwegs
in dem Extrudergehäuse angeordnet ist. Ferner hat es sich
zum Erhalt einer besonders guten Dispergierwirkung als zweckmäßig erwiesen,
wenn das Extruderwerkzeug mindestens eine sich über eine
Länge von mindestens 50%, vorzugsweise mindestens 80%,
besonders bevorzugt 90% oder mehr, der Länge der Förderstrecke
erstreckende Extruderschnecke aufweist, wobei die Steigung der Schneckenwendel
in Richtung auf die formgebende Austrittsöffnung abnehmen
kann.
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Im
Zusammenhang mit der Qualität eines fermentierten Milchprodukts
ist dessen Wassergehalt von besonderer Bedeutung, wobei ein direkter
Zusammenhang zwischen dem Wassergehalt und den Herstellungskosten
für ein fermentiertes Milch- bzw. Käseprodukt
dergestalt besteht, daß die Herstellungskosten durch Erhöhung
des Wassergehalts deutlich reduziert werden können, während
die Qualität des Produkts durch eine zu starke Wasserzugabe
in Mitleidenschaft gezogen wird. Daher gibt es aus Qualitäts-
und Kosten gründen und auch im Hinblick auf die einschlägigen
gesetzlichen Bestimmungen (Käseverordnung) eine optimale
Einstellung des Wassergehalts des Käseprodukts. Bei Mozzarella sollte
der Wassergehalt auf etwa 50% eingestellt werden, wobei ein auch
nur geringfügig erhöhter Wassergehalt deutliche
Qualitätseinbußen zur Folge hat, während
ein zu geringer Wassergehalt die Produktionskosten stark erhöht.
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Im
Hinblick auf diese Zusammenhänge hat es sich als besonders
günstig erwiesen, wenn dem Vorprodukt längs der
Förderstrecke weitere Stoffe, wie etwa Wasser, zugesetzt
werden, um so die Trockenmasse des Endprodukts auf einen gewünschten Wert
einzustellen.
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Zum
Erhalt der gewünschten Texturierung (Proteintexturierung
von Mozzarella) ist es von entscheidender Bedeutung, daß das
Vorprodukt kurzfristig auf eine Temperatur von 65 bis 67°C
erhitzt wird. Das kann bei erfindungsgemäßen Verfahren dadurch
geschehen, daß das Vorprodukt in dem Extrudergehäuse
auf eine Temperatur von mehr als 50°C, insbes. mehr als
60°C, besonders bevorzugst etwa 67°C, erwärmt
wird, wobei diese Erwärmung nur kurzfristig erfolgen muß.
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Im
Zusammenhang mit erfindungsgemäßen Verfahren hat
es sich als besonders zweckmäßig erwiesen, wenn
die durch den Dispergiervorgang in das Produkt eingetragene Energie
gleichzeitig auch zur Erwärmung des Vorprodukts auf die
gewünschte Temperatur eingesetzt wird. Dabei kann bei der
erfindungsgemäß vorgesehenen Betriebsweise des
Extruders durch Einwirken des Extruderwerkzeugs auf das Vorprodukt
eine Erwärmung von 20°C oder mehr erfolgen, wobei
durch Einwirken des Extruderwerkzeugs auf das Vorprodukt ein Eintrag
spezifischer mechanischer Energie (SME) von mindestens 10 Wh/kg,
insbesondere 20 Wh/kg oder mehr, erfolgt. Zu diesem Zweck wird die
Extruderschnecke bei der Ausführung erfindungsgemäßer
Verfahren vorzugsweise mit einer Drehzahl von 600 U/Min. oder mehr, insbes.
650 U/Min. oder mehr, besonders bevorzugt 700 U/Min. oder mehr,
betrieben. Eine Beeinträchtigung gewünschter Produkteigenschaften
kann vermieden werden, wenn die Drehzahl der Extruderschnecke auf
1200 U/Min., vorzugsweise 1000 U/Min., begrenzt wird.
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Zur
Zuführung der ggf. durch die mechanische Einwirkung des
Extruderwerkzeugs auf das Vorprodukt nicht erzeugbaren Wärmeenergie
im Zusammenhang mit der Aufheizung auf die zum Erhalt der gewünschten
Texturierung erforderliche Temperatur kann das zweckmäßigerweise
im wesentlichen in Form eines Kreiszylindermantels vorliegende Extrudergehäuse
auf eine Temperatur von 60°C oder mehr, insbes. 70°C
oder mehr, besonders bevorzugt 75°C oder mehr, erhitzt
werden, wobei die Aufheizung des Extrudergehäuses im Hinblick
auf die Vermeidung einer möglichen Gefährdung
der Produkteigenschaften durch überhöhte Temperatureinwirkung zweckmäßigerweise
auf eine Temperatur von 100°C oder weniger, insbes. 90°C
oder weniger, besonders bevorzugt 80°C oder weniger, begrenzt
wird.
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Durch
Einstellung der vorstehend bereits erläuterten Drehzahl
der Extruderschnecke kann eine übermäßig
lange Kontaktzeit des Vorprodukts an den aufgeheizten Extrudergehäusebereichen
verhindert und gleichzeitig eine homogene Temperaturverteilung in
dem Produkt sichergestellt werden. Zum Erhalt bestimmter Produktformen
hat es sich als besonders zweckmäßig erwiesen,
wenn der formgebenden Austrittsöffnung eine rohrförmige
und vorzugsweise doppelwandig ausgeführte Extruderdüse
zugeordnet ist, durch die das Milchprodukt extrudiert wird, wobei die
Extruderdüse zur Einstellung gewünschter Produkteigenschaften
beheizt und/oder gekühlt werden kann. Bei geeigneter Vorerwärmung
durch Einwirken des Extruderwerkzeugs auf das Vorprodukt kann die zur
gewünschten Texturierung erforderliche Temperatur ggf.
auch dadurch erreicht werden, daß das Vorprodukt durch
geeignete Beheizung der Extruderdüse nur im Bereich der
Extruderdüse auf die gewünschte Temperatur erhitzt
wird.
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Wie
vorstehend bereits im einzelnen erläutert, hängen
die Produkteigenschaften und Herstellungskosten sehr stark von der
Zusammensetzung, insbes. dem Salz- und/oder Wassergehalt des extrudierten
Milchprodukts ab. Zur Sicherstellung gewünschter Produkteigenschaften
unter gleichzeitiger Gewährleistung möglichst
geringer Herstellungskosten hat es sich als zweckmäßig
erwiesen, wenn die Zusammensetzung, insbes. der Salz- und/oder Wassergehalt,
des Milchprodukts vorzugsweise im Bereich der formgebenden Austrittsöffnung
gemessen und die Zuführung des Vorprodukts, des Salzes und/oder
des Wassers in das Extrudergehäuse in Abhängigkeit
von der gemessenen Zusammensetzung geregelt wird. Durch Einsatz
geeigneter Regelkreise kann dadurch der Wassergehalt des extrudierten Produkts
mit einer Genauigkeit von +/–0,5%, insbes. +/–0,1%,
oder besser eingestellt werden. Das ist von besonderer Bedeutung,
weil der Wassergehalt immer so eingestellt werden muß,
daß auch bei dem oberen Grenzwert der Schwankung noch gewünschte
Produkteigenschaften erzielt werden. Das ist auch im Hinblick auf
die einschlägige Käseverordnung von Bedeutung.
Durch Einstellen der Produktzusammensetzung mit der angegebenen
Genauigkeit unter Verwendung eines geeigneten Regelkreises und einer entsprechenden
Sensoranordnung können daher beachtliche Einsparungen bei
der Herstellung fermentierter Milchprodukte, insbes. von Mozzarella-Käse, erzielt
werden. Dabei erfolgt die Messung der Zusammensetzung des extrudierten
Produkts zweckmäßigerweise im Bereich der Extruderdüse.
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Wie
der vorstehenden Erläuterung erfindungsgemäßer
Verfahren zu entnehmen ist, zeichnet sich eine Vorrichtung zur Durchführung
dieser Verfahren mit einem eine Beschickungsöffnung für
ein fermentiertes Milchprodukt als Vorprodukt, eine formgebende
Austrittsöffnung, eine Zuführöffnung
für salzhaltige Stoffe sowie ggf. mindestens eine weitere Zuführöffnung
für zusätzliche Stoffe aufweisenden Extrudergehäuse
und einem in dem Extrudergehäuse aufgenommenen und zum
Fördern des Vorprodukts längs einer Förderstrecke
von der Zuführöffnung in Richtung auf die Austrittsöffnung
betreibbaren Extruderwerkzeug im wesentlichen dadurch aus, daß der
Austrittsöffnung eine Sensoranordnung zum Bestimmen der
Zusammensetzung des extrudierten Milchprodukts und zum Weiterleiten
eines diese Zusammensetzung darstellenden Zusammensetzungssignals
an eine Regelschaltung aus, wobei die Regelschaltung der erfindungsgemäßen
Vorrichtung zum Erzeugen von Regelsignalen ansprechend auf die Zusammensetzungssignale
ausgelegt ist und die Menge des dem Extrudergehäuse zugeführten
Vorprodukts, Wassers und/oder Salzes, ansprechend auf diese Regelsignale
zum Erhalt einer gewünschten Zusammensetzung regelbar ist.
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Wie
vorstehend bereits erläutert, kann der formgebenden Austrittsöffnung
eine rohrförmige und vorzugsweise doppelwandig ausgeführte
Extruderdüse zugeordnet sein. In diesem Fall ist die Sensoranordnung
zweckmäßigerweise in die Extruderdüse eingesetzt.
Zur Vermeidung einer Beeinträchtigung der Funktionsfähigkeit
der Sensoranordnung durch eine auf der inneren Begrenzungsfläche
der Extruderdüse anhaftende, ggf. hochviskose und nicht mehr
fließende Randschicht hat es sich als zweckmäßig
erwiesen, wenn die innere Begrenzungsfläche der Extruderdüse
zumindest im Bereich der Sensoranordnung mit einem haftungsvermindernden
Material, wie etwa PTFE, beschichtet ist.
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Wenn
die Extruderdüse bspw. durch Einleiten eines aufgeheizten
Fluids zwischen die Wände einer doppelwandig ausgeführten
Extruderdüse aufgeheizt werden kann, kann auch auf diese
Weise das Anhaften einer Randschicht auf der inneren Begrenzungsfläche
der Extruderdüse vermieden werden. Die PTFE-Beschichtung
der Extruderdüse kann auch durch Einlegen einer PTFE-Hülse
in die Extruderdüse verwirklicht werden. Anhaftungen extrudierter Stoffe
auf der Sensoranordnung können weiter vermieden werden,
wenn die Sensoranordnung gegen die Flußrichtung des extrudierten
Produkts geneigt ist. Dabei kann der Neigungswinkel 2° oder
mehr betragen.
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Nachstehend
wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung, auf die hinsichtlich
aller erfindungswesentlichen und in der Beschreibung nicht näher
herausgestellten Einzelheiten ausdrücklich verwiesen wird,
erläutert. In der Zeichnung zeigt:
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1 eine
schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Ausführung
erfindungsgemäßer Verfahren und
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2 eine
Detaildarstellung der Extruderdüse der in 1 dargestellten
Vorrichtung.
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Die
in 1 dargestellte Vorrichtung umfaßt einen
Extruder 10, mit einer Beschickungsöffnung 12,
einem im wesentlichen kreiszylindermantelförmigen Extrudergehäuse 14 sowie
einer Extruderdüse 16. Das Extrudergehäuse 14 wird
von einer Extruderschnecke (nicht dargestellt) durchsetzt, mit der
ein durch die Beschickungsöffnung zugeführtes
Vorprodukt in Richtung des Pfeils P von der Beschickungsöffnung 12 in
Richtung auf die formgebende Austrittsöffnung bzw. Extruderdüse
gefördert werden kann. Dazu ist die Extruderschnecke an
einen an dem der Extruderdüse 16 abgewandten Ende
des Gehäuses 14 angeordneten Motor 30 gekoppelt,
mit dem die Extruderschnecke um ihre Längsachse gedreht
werden kann. Dabei ist eine Drehzahl im Bereich von bis zu 1000
U/Min. einstellbar. Wie in 1 schematisch durch
die Pfeile 40, 42 und 44 dargestellt,
können dem durch die Zuführöffnung 12 zugeführten
Vorprodukt, bspw. in Form von Cagliata-Schnetzel, durch entsprechende
Zuführöffnungen Salzlake, weitere Zutaten und
Wasser zugeführt werden. Dabei erfolgt die Zugabe der Salzlake
zweckmäßigerweise in der der Zuführöffnung
zugewandten vorderen Hälfte, insbes. dem vorderen Viertel,
des Extrudergehäuses 14, um so eine homogene Verteilung
der Salzlake bzw. des darin enthaltenen Salzes in dem Vorprodukt
zu erhalten. Zur Einstellung eines gewünschten Wasseranteils
kann dem Vorprodukt im Bereich des Extrudergehäuses 14 auch
noch Wasser zugesetzt werden. Die Zusammensetzung des extrudierten
Produkts kann durch eine Sensoranordnung im Bereich der Extruderdüse 16 ermittelt
werden. Dabei können im besonderen der Wasser- und Salzgehalt
der extrudierten Masse bestimmt werden.
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Zu
diesem Zweck kann eine in 2 dargestellte
rohrförmige Adapteranordnung zwischen Extruderöffnung
und Extruderdüse angeordnet sein, die einen etwa rohrförmigen
Ansatz 22 aufweist, wobei die Achse des Adapterrohrs 20 mit
der Achse des rohrförmigen Ansatzes 22 einen Winkel
von etwa 92° oder mehr einschließen kann, so daß die
in den Ansatz 22 eingesetzte Sensoranordnung gegen die durch
den Pfeil P in 2 angedeutete Flußrichtung des
extrudierten Produkts entsprechend geneigt ist. Die Extruderdüse
und das Adapterrohr können innenseitig mit PTFE oder einer
anderen haftungsvermindernden Substanz beschichtet sein. Alternativ oder
zusätzlich kann eine entsprechende PTFE-Hülse
in das Adapterrohr bzw. in die Extruderdüse eingesetzt
werden. Zur Regelung der Menge zugeführter Vorprodukte
bzw. des Vorproduktdurchsatzes, der Salzzugabe, der Menge übriger
Zutaten und der Menge zugeführten Wassers werden mit der
Sensoranordnung erzeugte und die Produktzusammensetzung darstellende
Zusammensetzungssignale an einen geeigneten Reglerkreis weitergeleitet,
mit dem Reglersignale erzeugt werden können, wobei ansprechend
auf die Reglersignale die Menge des dem Extrudergehäuse
zugeführten Vorprodukts, Wassers und/oder Salzes geregelt
werden kann.
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Die
Erfindung ist nicht auf das anhand der Zeichnung erläuterte
Ausführungsbeispiel beschränkt. Beispielsweise
ist auch eine andersartige Zuführung der Zutaten Salzlake
und Wasser möglich. Ferner kann die Sensoranordnung auch
anders verwirklicht werden. Es können auch zwei, drei oder mehr
Extruderschnecken in einem Extrudergehäuse zum Einsatz
kommen, um so die Dispergierwirkung und den Eintrag mechanischer
Energie zu verbessern.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - US 4669254 [0003]
- - US 5925398 [0004]