DE102012100495A1

DE102012100495A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Speisequark

Info

Publication number: DE102012100495A1
Application number: DE201210100495
Authority: DE
Inventors: Josef Finnah; Ulrike Sommer
Original assignee: Finnah Prozess und Verpackungstechnik GmbH; Finnah Prozess- und Verpackungstechnik GmbH
Current assignee: MK-PROZESSTECHNIK GMBH, DE
Priority date: 2012-01-23
Filing date: 2012-01-23
Publication date: 2013-07-25

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines konzentrierten und fermentierten Milchprodukts, insbesondere Speisequark, bei dem als Prozessmilch Magermilch eingesetzt wird, bei dem die Magermilch einer Ultrafiltration unterzogen und dabei in ein Prozessretentat und ein Süßmilchpermeat getrennt wird, bei dem ein Teil des Süßmilchpermeats einer Kalziumphosphat-Ausfällung und einer anschließenden Kalziumphosphat-Abtrennung unterzogen wird, bei dem das kalziumphosphatbefreite Süßmilchpermeat unter Ausbildung eines Mischretentats dem Prozessretentat zugegeben wird und bei dem anschließend das Mischretentat fermentiert wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Herstellung eines konzentrierten und fermentierten Milchprodukts, insbesondere Speisequark.
Die Speisequarkherstelllung ist aus dem Stand der Technik gut bekannt. Dabei finden insbesondere in der industriellen Anwendung eine Vielzahl unterschiedlicher Herstellvarianten Verwendung.
Typischerweise erfolgt die Speisequarkherstellung unter Verwendung von entrahmter Milch, d. h. Magermilch. Diese wird durch Zugabe von Milchsäurebakterien und/oder Lab fermentiert, so dass sie gerinnt und sich die festen von den flüssigen Bestandteilen trennen. Der flüssige Anteil, die sogenannte Molke wird durch Separierung beispielsweise durch Zentrifugieren entfernt. Der zurückbleibende Käsebruch wird anschließend feinpassiert und je nach gewünschtem Fettgehalt mit Sahne versetzt.
Die vorbeschriebene Herstellungsweise ist in ihrer industriellen Anwendung betriebswirtschaftlich und auch aus Sicht der Materialökonomie unbefriedigend. So ist insbesondere die Ausnutzung des eingesetzten Rohstoffes bei der Quarkherstellung mittels herkömmlicher Separierverfahren begrenzt. Darüber hinaus fällt in nicht unerheblichem Umfang dem Grunde nach nicht weiter verwertbare Sauermolke an.
Um insbesondere dem Nachteil der unbefriedigenden Materialökonomie zu begegnen, sind Herstellvarianten entwickelt worden, wonach anstelle einer Separation eine Ultrafiltration durchgeführt wird. Gemäß dieser Verfahrensvariante erfolgt durch die Ultrafiltration eine Aufkonzentration der fermentierten Magermilch. Typische Ultrafiltrations-Membranen weisen dabei eine Porenweite d im Bereich von 0,01 ≤ d ≤ 0,001 μm auf. Aber auch bei einer Aufkonzentration mittels Ultrafiltration entsteht Sauermolke, die sich betriebswirtschaftlich sinnvoll nicht weiter verarbeiten lässt. Ferner verfügt das aus der aufkonzentrierten Magermilch hergestellte Quarkendprodukt über eine zu geringe Viskosität im Vergleich zum vom Verwender gewohnten Standard.
Zur Vermeidung dieser mit der Aufkonzentration von fermentierter Magermilch mittels Ultrafiltration einhergehenden Nachteile ist versucht worden, unfermentierte Magermilch zu filtrieren. Es hat sich allerdings bei dieser Herstellvariante mit Nachteil gezeigt, dass das spätere Endprodukt eine verminderte Produktqualität aufweist. Diese verminderte Produktqualität drückt sich insbesondere durch einen „Gittergeschmack” aus. Dieser wird insbesondere durch eine hohe Ca-Konzentration sowie einen hohen Gehalt an Molkeeiweißen verursacht, was durch die Trenneigenschaften der Ultrafiltrations-Membran bedingt ist.
Aus dem Stand der Technik sind ferner sogenannte Thermo-Quark-Herstellverfahren bekannt geworden, auch bekannt unter der Bezeichnung „Tetra Pack Processing”. Gemäß diesem Verfahren erfolgt zunächst eine Hocherhitzung der Magermilch auf 85°C bis 95°C. Die so vorbearbeitete Magermilch wird bei der Säurungs- und Gerinnungstemperatur von 25°C bis 30°C zum Zwecke der Fermentierung mit einer Starterkultur versetzt. Nach der Dicklegung wird das Gel verrührt und im Plattenwärmeübertrager bei 56°C bis 60°C thermisiert, abgekühlt und bei einer Temperatur von ca 39°C bis 44°C einem Quarkseparator zugeleitet. Die Vorteile dieser Verfahrensalternative liegen insbesondere in der um ca. 10% gegenüber herkömmlichen Separierverfahren gesteigerte Rohstoffausbeute. Darüber hinaus wird durch die zusätzliche thermische Behandlung der koagulierten Milch die Haltbarkeit des Quarks um bis zu 30 Tage gesteigert.
Obgleich aus dem Stand der Technik zahlreiche Verfahrensvarianten zur Speisequarkherstellung bekannt sind, besteht nach wie vor Verbesserungsbedarf, insbesondere mit Blick auf eine noch weiter gesteigerte Rohstoffausbeute. Es ist deshalb die Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur insbesondere Speisequarkherstelllung anzugeben, das eine Verbesserung gegenüber den aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren darstellt, insbesondere hinsichtlich der Rohstoffausbeute bzw. -verwertung.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird mit der Erfindung ein Verfahren der eingangs genannten Art vorgeschlagen, bei dem als Prozessmilch Magermilch eingesetzt wird, bei dem die Magermilch einer Ultrafiltration unterzogen und dabei in ein Prozessretentat und ein Süßmilchpermeat getrennt wird, bei dem ein Teil des Süßmilchpermeats einer Kalziumphosphat-Ausfällung und einer anschließenden Kalziumphosphat-Abtrennung unterzogen wird, bei dem das kalziumphosphatbefreite Süßmilchpermeat unter Ausbildung eines Mischretentats dem Prozessretentat zugegeben wird und bei dem anschließend das Mischretentat fermentiert wird.
Nach der erfindungsgemäßen Verfahrensdurchführung findet keine Fermentierung der als Prozessmilch eingesetzten Magermilch statt. Diese wird vielmehr unvorbehandelt einer Ultrafiltration unterzogen.
Im Prozessschritt der Ultrafiltration wird die Magermilch in ein als „Prozessretentat” zu bezeichnendes Retentat einerseits und ein Süßmilchpermeat getrennt. Es kommen zu diesem Zweck Ultrafiltrations-Membranen zum Einsatz, die eine mittlere Porenweite im Bereich von vorzugsweise 0,01 μm bis 0,001 μm aufweisen.
Das der Ultrafiltration entstammende Prozessretentat weist aufgrund der Ultrafiltration einen Trockenmassenanteil Von ca. 23 Gew.-% bis 27 Gew.-% bei einem Gesamteiweißanteil von ca. 16 Gew.-% bis 19 Gew.-% auf.
Um einem „leichten Gittergeschmack” oder einem „Gittergeschmack” im späteren Endprodukt vorzubeugen, der sich infolge einer im weiteren Verfahrensgang noch durchzuführenden Fermentierung einstellen würde, und um den Trockenmassenanteil bzw. den Gesamteiweißanteil wunschgemäß einzustellen, findet ein Teil des der Ultrafiltration entstammenden Süßmilchpermeats Verwendung. Der für die weitere Quarkherstellung nicht benötigte Teil des der der Ultrafiltration entstammenden Süßmilchpermeats kann anderen Verwertungen zugeführt werden.
Der zur weiteren Speisequarkherstellung verwendete Teil des der Ultrafiltration entstammenden Süßmilchpermeats wird im weiteren Verfahrensgang zunächst einer thermischen Behandlung durch Erhitzen unterzogen. Das Süßmilchpermeat wird dabei bevorzugterweise auf eine Temperatur von ca. 85°C bis 95°C, mehr bevorzugt von ca. 90°C bis 95°C erhitzt, wobei diese Temperatur für eine Dauer von ca. 8 min bis 13 min, vorzugsweise von ca. 9 mm bis 11 mm, mehr bevorzugt von ca. 10 min gehalten wird, je nach eingestellter Temperatur. Infolge dieser thermischen Behandlung fällt das im Süßmilchpermeat enthaltene Kalziumphosphat aus.
Das ausgefällte Kalziumphosphat wird in einem anschließenden Verfahrensschritt abgetrennt, was durch Separation in einem Separator erfolgt. Das Ergebnis dieser Verfahrensdurchführung ist ein von Kalziumphosphat befreites Süßmilchpermeat. Anstelle einer Separation kann alternativ auch eine Filtration durchgeführt werden. Als Filter kann ein Edelstahlfilter mit einer durchschnittlichen Maschenweite im Bereich von 1 μm bis 100 μm, vorzugsweise 10 μm bis 60 μm zum Einsatz kommen.
Das von Kalziumphosphat befreite Süßmilchpermeat wird im nächsten Verfahrensschritt dem der Ultrafiltration entstammenden Prozessretentat zugeführt. Es entsteht so ein kalziumphosphatreduziertes Mischretentat, dessen Trockenmassenanteil und Gesamteiweißanteil sich nach dem Mischungsverhältnis von Prozessretentat einerseits und kalziumphosphatbefreitem Süßmilchpermeat andererseits ergibt. Bevorzugterweise wird das Süßmilchpermeat vor einer Vermischung mit dem Prozessretentat standardisiert, so dass das aus Prozessretentat und Süßmilchpermeat gebildete kalziumphosphatreduzierte Mischretentat einen Trockenmassenanteil von 18 Gew.-% und einen Gesamteiweißanteil von 12 Gew.-% aufweist, was den gesetzlichen Anforderungen entspricht. Dieser Trockenmassenanteil bzw. dieser Gesamteiweißanteil wird bei einem Mischverhältnis von Prozessretentat zu kalziumphosphatbefreitem Süßmilchpermeat von 4:1 bis ca. 1,5:1, vorzugsweise von ca. 3:1 bis ca. 2:1 erreicht, d. h. mit Bezug auf die zuletzt genannte Alternative kommt auf zwei Teile Prozessretentat ein Teil kalziumphosphatbefreites Süßmilchpermeat.
Infolge der „Verdünnung” des Prozessretentats durch Zugabe des kalziumphosphatbefreiten Süßmilchpermeats wird einem „leichten Bittergeschmack” oder „Gittergeschmack” des späteren Endprodukts, dh. dem Speisequark vorgebeugt, so dass dieses nach einer im weiteren noch nachfolgenden Fermentierung dem geschmacklichen Standard entspricht. Darüber hinaus wird eine dem Standard entsprechende Viskosität erreicht.
In einem letzten Verfahrensschritt erfolgt die Fermentierung des Mischretentats, zu welchem Zweck diesem Milchsäurebakterien und/oder Lab zugeben wird.
Ein besonderer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, dass im Unterschied zum Stand der Technik keine Sauermolke entsteht, die in der anfallenden Menge dem Grunde nach nicht wirtschaftlich weiter verarbeitet werden kann, zumindest nicht zur Herstellung von Lebensmitteln. Nach der erfindungsgemäßen Verfahrensdurchführung entsteht infolge des Verfahrensschritts der Ultrafiltration vielmehr ein Süßmilchpermeat, das zur Herstellung anderer Milchprodukte weiter verwendet werden kann. Insofern zeichnet sich das erfindungsgemäße Verfahren durch seine optimierte Materialökonomie, d. h. durch eine gegenüber dem Stand der Technik gesteigerte Rohstoffausbeute aus.
Des Weiteren erlaubt es die erfindungsgemäße Verfahrensdurchführung, den Trockenmassenanteil sowie den Gesamteiweißanteil des Mischretentats und damit auch des späteren Speisequarks durch die entsprechende Wahl des Mischverhältnisses von Prozessretentat und Süßmilchpermeat exakt einstellen zu können. Auch insoweit folgt eine optimiert Rohstoffausbeute, da ein über den gesetzlichen Bestimmungen liegender Trockenmasseanteil bzw. Gesamteiweißanteil vermieden werden kann.
Mit der Erfindung wird des Weiteren vorgeschlagen eine Vorrichtung zur Herstellung von Speisequark, insbesondere eine Vorrichtung zur Durchführung des vorbeschriebenen Verfahrens, mit einem Magermilch-Tank, einer sich daran in Strömungsrichtung der Magermilch anschließenden Ultrafiltrationseinrichtung, in der die Magermilch in ein Prozessretentat und ein Süßmilchpermeat getrennt wird, einem Erhitzer für das Süßmilchpermeat und einem dem Erhitzer in Strömungsrichtung des Süßmilchpermeats nachgeschalteten Separator für das Süßmilchpermeat, und einem Mischertank, der strömungstechnisch einerseits an den Separator für das Süßmilchpermeat und andererseits retentatseitig an die Ultrafiltrationseinrichtung angeschlossen ist.
Mit einer Vorrichtung der vorgenannten Art lässt sich aus Magermilch Speisequark herstellen, wobei sich mit dem Einsatz dieser Vorrichtung die vorstehend zum Verfahren bereits erläuterten Vorteile einstellen.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung anhand der einzigen 1, die in rein schematischer Darstellung die erfindungsgemäße Vorrichtung sowie die erfindungsgemäße Verfahrensweise zeigt.
Die Vorrichtung 1 nach der Erfindung weist auf einen Magermilch-Tank 3, eine Ultrafiltrationseinrichtung 5, einen Süßmilchpermeat-Tank 8, einen Erhitzer 12, einen Separator 14, einen Mischer 16 sowie einen Fermentierungs-Tank 18. Dabei steht der Mischer 16 in strömungstechnischer Verbindung sowohl mit dem Separator 14 als auch mit dem retentatseitigen Ausgang der Ultrafiltrationseinrichtung 5.
Die erfindungsgemäße Funktionsweise, d. h. die mit der Erfindung vorgeschlagene Verfahrensdurchführung ist anhand der in 1 beispielhaft dargestellten Ausführungsform die folgende:
Dem Magermilch-Tank 3 wird gemäß Pfeil 2 Magermilch zugeführt. Die Magermilch verfügt typischerweise über einen Trockenmassenanteil (TM) von ca. 9 Gew.-% bis 10 Gew.-% bei einem Gesamteiweißanteil (GE) von ca. 3,3 Gew.-% bis 3,5 Gew.-%. Im Magermilch-Tank 3, der beispielsweise ein Fassungsvolumen von 100.000 l aufweist, erfolgt eine Zwischenspeicherung der Magermilch.
Dem Magermilch-Tank 3 wird zum Zwecke der Verfahrensdurchführung Magermilch entnommen, beispielsweise in einem Volumenstrom von 40.000 l/h. Die Magermilch wird in Entsprechung des Pfeils 4 einer Ultrafiltrationseinrichtung 5 zugeführt.
In der Ultrafiltrationseinrichtung 5 erfolgt eine Auftrennung der Magermilch in Süßmilchpermeat einerseits und ein als Prozessretentat zu bezeichnendes Retentat andererseits.
Das der Ultrafiltration entstammende Süßmilchpermeat weist einen Trockenmassenanteil (TM) von ca. 5,7 Gew.-% und einen Gesamteiweißanteil (GE) von ca. 0,2 Gew.-% auf. Es wird mit einem Volumenstrom von ca. 32.000 l/h aus der Ultrafiltrationseinrichtung 5 abgeführt einem Süßmilchpermeat-Tank 8 zugeführt.
Das der Ultrafiltrationseinrichtung 5 entstammende Prozessretentat weist einen Trockenmassenanteil (TM) von ca. 25 Gew.-% und einen Gesamteiweißanteil (GE) von ca. 17,85 Gew.-% auf. Es wird mit einem Volumenstrom von ca. 8.000 l/h einem Mischer 16 zugeführt.
Dem Süßmilchpermeats-Tank 8 wird in Entsprechung des Pfeils 11 ein Teil entnommen, im dargestellten Ausführungsbeispiel ein Volumenstrom von ca. 3.600 l/h. Dieser Teil des Süßmilchpermeats wird für die weitere Speisequarkherstellung benötigt. Der im Süßmilchpermeat-Tank 8 verbleibende Rest des Süßmilchpermeats kann einer Verwertung 10 zur Herstellung anderer Milchprodukte zugeführt werden, und zwar in einer Größenordnung von ca. 28.400 l/h.
Das für die weitere Speisequarkherstellung verwendete Süßmilchpermeat wird einem Erhitzer 12 zugeführt. Hier erfolgt eine thermische Behandlung des Süßmilchpermeats bei einer Temperatur von vorzugweise 95°C und einer Heißhaltung von ca. 10 min. Infolge dieser thermischen Behandlung fällt aus dem Süßmilchpermeat Kalziumphosphat aus.
Das thermisch behandelte Süßmilchpermeat wird nach einer Abkühlung in Entsprechung des Pfeils 13 einem Separatar 14 zugeführt. Hier findet eine Abtrennung des zuvor im Erhitzer 12 ausgefällten Kalziumphosphats statt. Das von Kalziumphosphat befreite Süßmilchpermeat wird standardisiert und in Entsprechung des Pfeils 15 mit ca. 3.500 l/h dem Mischer 16 zugeführt. Hier findet eine Vermischung des kalziumphosphatbefreiten Süßmilchpermeats mit dem der Ultrafiltration entstammenden Prozessretentat statt. Das auf diese Weise ausgebildete Mischretentat weist einen Trockenmassenanteil (TM) von 18 Gew.-% und einen Gesamteiweißanteil von 12 Gew.-% auf. Es wird im gezeigten Ausführungsbeispiel mit einem Volumenstrom von 11.500 l/h gefördert.
Das dem Mischer 16 entstammende Mischretentat gelangt in Entsprechung des Pfeils 17 in einen Fermentierungs-Tank 18. Hier findet eine Fermentierung statt, zu welchem Zweck dem Fermentierungs-Tank 18 Lab 19 und/oder Kultur zugeführt wird. Nach erfolgter Fermentierung kann dem Fermentierungs-Tank 18 Speisequark 20 entnommen werden.
Bezugszeichenliste

1: Vorrichtung
2: Pfeil
3: Magermilch-Tank
4: Pfeil
5: Ultrafiltrationseinrichtung
6: Pfeil
7: Pfeil
8: Süßmilchpermeat-Tank
9: Pfeil
10: Süßmilchpermeatverwertung
11: Pfeil
12: Erhitzer
13: Pfeil
14: Separator
15: Pfeil
16: Mischer
17: Pfeil
18: Fermentierungs-Tank
19: Lab
20: Speisequark

Claims

Verfahren zur Herstellung eines konzentrierten und fermentierten Milchprodukts, insbesondere Speisequark, bei dem als Prozessmilch Magermilch eingesetzt wird, bei dem die Magermilch einer Ultrafiltration unterzogen und dabei in ein Prozessretentat und ein Süßmilchpermeat getrennt wird, bei dem ein Teil des Süßmilchpermeats einer Kalziumphosphat-Ausfällung und einer anschließenden Kalziumphosphat-Abtrennung unterzogen wird, bei dem das kalziumphosphatbefreite Süßmilchpermeat unter Ausbildung eines Mischretentats dem Prozessretentat zugegeben wird und bei dem anschließend das Mischretentat fermentiert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Prozessretentat ein Retentat mit einem Trockenmasseanteil von 23 Gew.-% bis 27 Gew.-%, vorzugsweise von 24 Gew.-% bis 26 Gew.-%, mehr bevorzugt von 25 Gew.-% und einem Gesamteiweißanteil von 16 Gew.-% bis 19 Gew.-%, vorzugsweise von 17 Gew.-% bis 18 Gew.-% hergestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Süßmilchpermeat ein Permeat mit einem Trockenmassenanteil von 3 Gew.-% bis 8 Gew.-%, vorzugsweise von 5 Gew.-% bis 7 Gew.-% und einem Gesamteiweißanteil von 0,1 Gew.-% bis 0,3 Gew.-%, vorzugsweise von 0,15 Gew.-% bis 0,25 Gew.-% hergestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Mischverhältnis von Prozessretentat und Süßmilchpermeat von 4:1 bis 1,5:1, vorzugsweise von 3:1 bis 2:1 gewählt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Süßmilchpermeat zum Zwecke der Kalziumphosphat-Ausfällung erhitzt wird.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Süßmilchpermeat auf 90°C, vorzugsweise auf 95°C erhitzt und für 8 min bis 12 min, vorzugsweise für 10 min einer Heißhaltung unterzogen wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kalziumphosphat-Abtrennung in einem Separator durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Mischretentat ein Retentat mit einem Trockenmassenanteil von 18 Gew.-% und einem Gesamteiweißanteil von 12 Gew.-% hergestellt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dem Mischretentat zum Zwecke der Fermentierung Lab und/oder Kultur zugegeben wird.
Vorrichtung zur Herstellung eines konzentrierten und fermentierten Milchprodukts, insbesondere Speisequark, aus Magermilch, einem Magermilch-Tank, einer sich daran in Strömungsrichtung der Magermilch anschließenden Ultrafiltrationseinheit, in der die Magermilch in ein Prozessretentat und ein Süßmilchpermeat getrennt wird, einem Erhitzer für das Süßmilchpermeat und einem dem Erhitzer in Strömungsrichtung des Süßmilchpermeats nachgeschalteten Separator für das Süßmilchpermeat, und einem Mischertank, der strömungstechnisch einerseits an den Separator für das Süßmilchpermeat und andererseits retentatseitig an die Ultrafiltrationseinrichtung angeschlossen ist.