Bei den bekannten Verfahren der Käseherstellung erhtH man bekanntlich das Gel durch Gerinnen der
Milch mit Lab. Anschließend wird das Gel von der Molke abgetrennt, und zwar durch einfaches Abtropfenlassen oder durch Abtropfenlassen in Kombination mit Pressen in Formen (wie es bei der Herstellung
von Frischkäse oder Weichkäse üblich ist) oder nach
dem Abtropfenlassen des Käsebruchs mit anschließender mechanischer Bearbeitung und mehr oder weniger
starkem Erhitzen in Verbindung mit dem Dekantieren und dem Abziehen der Molke (wie es bei der Herstellung von gepreßtem Käse oder »gebranntem« Käse
üblich ist).
Bei der klassischen Käseherstellung sind die technischen Arbeitsgänge von der Stufe, in der die Milch
im Kessel gerinnt, bis zu der Stufe, in der man den Käse abtropfen läßt und formt, kostspielig in bezug
auf die Handarbeit und in bezug auf Materialeinsatz, und die erhaltenen Produkte sind in dreifacher Hinsicht ungleichmäßig, nämlich in bezug auf die Qualität, die Zusammensetzung und das Gewicht jedes
Käselaibes. Beim derzeitigen Stand der Technik ist es sehr schwierig, wenn nicht unmöglich, mit genügender
Genauigkeit am Gel, das durch die Labgerinnung erhalten wird, sämtliche Parameter einzustellen und zu
regulieren, die die Eigenschaften des endgültigen Käseprodukts bestimmen. Zwar hat die Ungleichmäßigkeit
des Gewichts verhältnismäßig wenig Bedeutung bei gepreßtem Käse oder gekochtem Käse (diese Sorten
werden auf Basis ihres Gewichts in Kilogramm gehandelt), jedoch ist dies nicht bei Weichkäse der Fall
(der auf Basis der Stückzahl gehandelt wird). In allen Ländern, in denen Weichkäse erzeugt wird, stellt der
Gewinnausfall, der auf die Größe der Sicherheitsspielräume zurückzuführen ist, die die Erzeuger zur Vermeidung von Verlusten durch diese Ungleichmäßigkeit
des Gewichts anwenden, einen sehr erheblichen Prozentsatz des Gesamtumsatzes dar. Die Ungleichmäßigkeit der Zusammensetzung ergibt sich teilweise aus
der während der Käseherstellung auftretenden Schwie
rigkeit ein Gel (d.h. das durch das Lab gebildete
Koagulat),. io dem der Wärmeaustausch oder der mechanische Austausch viel schlechter ist als in einer
Flüssigkeit, gleichmäßig zu erhitzen, zu zerschneiden
oder zu rühren. Die ungleichmäßige Qualität ergibt
sich zum großen Teil aus den beiden obengenannten
ungleichmäßigen Eigenschaften.
Es gibt Verfahren, bei denen die Herstellung des Gels kontinuierlich erfolgt und die Fabrikation entsprechend rationalisiert wird. Bei einem dieser Ver-
fahren wird die kalt eingelabte normale Milch in einem. Wärmeaustauscher erhitzt Sie gerinnt und
zirkuliert in dieser Form in einem Gerinnungszylinder. Bei einem anderen bekannten Verfahren wü^die durch
Eindampfen konzentrierte Milch durch Mischen mit
heißem Wasser erneut erhitzt Die Gerinnung erfolgt
hierbei augenblicklich. Bei anderen Verfahren erfolgt
die Synerese (Abziehen der Molke) vom Gel, das durch
Einwirkung des Labs erhalten wird, mechanisch.
Alle diese bekannten Verfahren .haben jedoch ge-
wisse Nachteile, und die bei ihnen erhaltenen Produkte sind ebenso ungleichmäßig wie die bei der
klassischen Käseherstellung erhaltenen Produkte, da bei der letzteren das Abziehen der Molke nach der
Gerinnung erfolgt. Außerdem ist das Anwendungs
gebiet dieser verschiedenen Verfahren sehr begrenzt
und ihre Durchführung kann auf Grund von Schwankungen des Ausgangsmaterials (die Zusammensetzung
der Milch schwankt mit den Jahreszeiten, den Gebieten usw.) erschwert werden. Diese Schwankungen
haben die Folge, daß gewisse zwingende technische Maßnahmen, die mit diesen Verfahren verbunden sind,
nicht durchgeführt werden können. Außerdem erfordern diese Verfahren für ihre Durchführung verhältnismäßig umfangreiche Anlagen.
<o Aus »Ultrafiltration«, März 1968, A. S. Michaels,
Amicon Corporation, besonders S. 22 ist es bekannt
aus Milch durch Ultrafiltration proteinangereicherte,
salz- und zuckerfreie Produkte zu gewinnen.
Ferner ist aus »Chemical engineering Progress,
« Bd. 34, Nr. 12, S. 31-43 ein Artikel mit dem Titel
»New Separation Techniques for the CPI« vom gleichen Autor vom Dezember 1968 bekannt, der auf
S. 41 linke Spalte, 2. Absatz die Verwendung der Ultrafiltration für Vollmilch und entrahmte Milch
so beschreibt. Demgemäß ist es möglich, durch Ultrafiltration ein Konzentrat zu erhalten, das in Geschmack,
Zusammensetzung und Nährwert nach Wiederverdünnen mit Wasser vom Ausgangsprodukt, d. h. der
Vollmilch oder der entrahmten Milch, nicht unter
scheidbar ist
Der Nichtfachmann auf dem Gebiet der Herstellung von Käse könnte prima facie zu der Ansicht gelangen,
daß die beiden zitierten Absätze die Verwendung der Ultrafiltration bei der Käseherstellung und darüber
hinaus das Verfahren der vorliegenden Erfindung nahelegen. Bei genauer Betrachtung stellt man jedoch
fest, daß das aus folgenden Gründen nicht richtig ist.
Der Fachmann entnimmt aus den Artikeln von Michaels die Lehre, mit Hilfe der Ultrafiltration
salz· und zuckerfreie Milchproteinkonzentrate zu erhalten, was in Gegensatz zu den Notwendigkeiten auf
dem Gebiet der Käseherstellung ist. Daher wird dem Fachmann durch die Artikel von Michaels die Ultra-
nitration zur Herstellung von Käse nicht nahegelegt, sondern im Gegenteil, aufgrund seines Fachwissens,
wird er davon abgehalten. Kein Fachmann auf dem Gebiet der Käseherstellung würde versuchen, einen
Käse aus ejnero solchen Proteinkonzentrat herzustellen, das frei von Salzen und Zucker (Lactose) ist,
da er weiß, daß die Milchsäurebakterien sich in Abwesenheit von Lactose nicht entwickeln können und
daß außerdem, andere Kategorien von Bakterien, die die Fäulnis bewirken, in einem mit Proteinen angereicherten Milieu mit ausreichend Wasser und ohne
Zucker ein recht starkes Wachstum haben. Diese letztgenannten Bakterien verderben das Produkt, das sehr
schnell nicht mehr als Nahrungsmittel verwendet werden kann. Daraus folgt, daß die normale Reaktion des
Durchschnittsfachmanns auf dem Gebiet der Käseherstellung beim Lesen der Artikel von Michaels ist,
daß er die Ultrafiltration für die Käseherstellung nicht anwendet, da die Ultrafiltration, wie von Michaels
beschrieben, zu lactose- und salzfreien Proteinkonzentraten führt. _
Auch der entsprechende Absatz aus der Veröffentlichung vom Dezember 1968 legt dem Durchschnittsfachmann die Ultrafiltration zur Käseherstellung nicht
nahe. Dort heißt es u. a., daß Milch oder entrahmte Milch mit Hilfe der Ultrafiltrationsmethode konzentriert werden kann, um ein im Geschmack, der Zusammensetzung und dem Nährwert unverändertes
Konzentrat zu erhalten, das mit Wasser wieder verdünnt werden kann und dann vom Originalprodukt,
d.h. der Milch oder der entrahmten Milch, nicht unterscheidbar ist. LUraus muß der Fachmann entnehmen, daß er die UItrafiltrationsmerbode beispielsweise zur Herstellung von Milchpulver benutzen kann.
Die Herstellung von Milchpulver hat naturgemäß mit der Herstellung von Käse überhaupt nichts zu tun.
Das bedeutet, daß die. in dem zweiten Artikel von Michaels beschriebene Methode wiederum den
Fachmann auf dem Käsegebiet davon wegführt, die Ultrafiltration für die Herstellung von Käse oder Vorkäse zu verwenden.
Die Veröffentlichungen von Michaels geben dem Fachmann keine Lehre betreffend die Wahl der Membranen. Der Fachmann erhält keinerlei Lehre oder
Anregung, irgendeine Membran zu verwenden, die es ihm erlauben würde, einen Vorkäse zu erhalten, aus
dem ein fertiger Käse hergestellt werden kann.
Mit der Käseherstellung befaßt sich ein Aufsatz von Lancelot in »La Technique Laitiere« S. 33 ff.
unter der Überschrift »Prix Redactionnel Jules Hutin-Memoires 1960-1961, Nr. 3)« mit dem Titel »La
Fromagerie de 1'An 200G-tell qu'aurait pu l'imaginer Jules Verne«. Dieser Artikel wurde im Jahre 1960
veröffentlicht. Er zerfällt in zwei Teile, und zwar einen fiktiven und einen nichtfiktiven. Am Ende des
Artikels ist eine Zusammenfassung gegeben.
Der fiktive Teil beschreibt teils· sehr vage, teils sehr
genau die Käseherstellung, wie sie im Jahre 2000 vorstellbar ist Dies soll durch eine Vorrichtung möglich
sein, die gleichzeitig nach dem Prinzip der Ultrafiltration zur Zurückhaltung der Mycellen des Caseins
und nach dem Prinzip der Elektrophorese, um das Casein am Verstopfen der Poren des Filters zu hindern,
arbeitet. Die Vorrichtung besteht aus einer Reihe von Platten aus Aktivkohle, porösem Porzellan und
perforiertem rostfreiem Stahl, deren Anordnung nicht ganz klar ist. Das Casein soll sich an der Anode
sammeln. Das viskose Produkt soll in seiner Zusammensetzung etwa der chemischen Zusammensetzung von Käse entsprechen. Weiterhin ist die Möglichkeit angegeben, entweder die Lactose zu entfernen
oder eine Ansäuerung vor Eintritt der Milch in den
Apparat vorzunehmen. Außerdem kann mit Calciumsalzen die Milchsäure entfernt werden, wobei man
einen entmineralisierten Stoff erhält
Dazu ist zu sagen, daß man weiß, daß, wenn man Milch über Aktivkohlepapier zirkulieren läßt, e:ue
ίο Vielzahl ihrer Bestandteile zurückgehalten werden,
während gleichzeitig eine schnelle Verstopfung der Poren der Aktivkohle stattfindet Schon allein dies
macht die vage beschriebene Apparatur unbrauchbar für die Herstellung von Käse. Darüber hinaus ist es
is bekannt, daß die Elektrophorese zwei schädliche Folgen mit sich bringt, die eine solche Methode vollständig unbrauchbar für die Herstellung von Käse
machen. Erstens übt die angewandte elektrische Spannung einen bakteriziden Effekt aus, so daß die
nützlichen Bakterien zerstört und unverwendbar für den Käse gemacht werden, während sie tatsächlich
essentiell für atn Erhalt von organoleptischen Eigenschaften sind. Zwsitens bewirkt die Elektrophorese eine
Erhitzung der Flüssigkeit, die im Falle der Milch sehr
schädlich ist, da sie zu einer teilweisen Denaturierung
der Proteine und zu Schwierigkeiten bei der Zugabe des Labs führt
Im zweiten, nicht fiktiven Teil des Artikels von Lancelot beschrieb dieser gewisse Techniken für die
Herstellung von Butter und fragt dann, warum diese nicht für die Herstellung von Käse verwendet werden.
Die drei von ihm besonders hervorgehobenen Verfahren sind die Elektrophorese, das Filtrieren und das
Zentrifugieren. Von Ultrafiltration ist in diesem zwei
ten Teil, obwohl er sich ausführlich mit Filtrieren
beschäftigt, keine Rede.
Schließlich erklärt der Autor in einer Schlußfolgerung, daß er weder die Absicht hatte, eine neue
Methode zur Herstellung von Käse zu schaffen noch
*o sie entdeckt habe. Er erwähnt dann die Schwierigkeiten hinsichtlich der Konzentration des Caseins und
bei einer Konzentration von über 20% an Casein Schwierigkeiten bei der Weiterverarbeitung. Schließlich führt der Autor dann noch aus, daß es noch
zahlreicher und schwieriger Experimente bedarf, um die Gesetze der Abtrennung von Casein herauszufinden.
In der Zusammenfassung werden als elektrische und mechanische Verfahren die Elektrophorese, die Elek
troosmose, das Zentrifugieren und die Ultrafiltration
genannt. Von diesen Methoden werden die Elektrophorese und die Ultrafiltration im fiktiven Teil des
Artikels und das Zentrifugieren im nichtfiktiven Teil beschrieben.
Die gesamte Veröffentlichung von Lancelot ist in sich widersprüchlich und konfus und ist nicht in der
Lage, dem Fachmann eine Lehre zu geben, wie er ein nüssiges Vorkondensat herstellen soll, das geeignet
ist, zu einem Käse verarbeitet zu werden und bereits
die Zusammensetzung und Konzentration an den
wichtigen Bestandteilen enthält, wie sie im endgültigen Käse vorliegen. Die von Lancelot beschriebene Verwendung einer Kombination von Ultrafiltration und
Elektrophorese für die Herstellung von Käse bzw.
einem Vorprodukt davon, wobei dieses Produkt die
chemische Zusammensetzung des Käse aufweisen soll, führt nun nicht zu dem gewünschten Ergebnis.
Über die Art und insbesondere die Porengröße der
Membranen wird in dem Artikel von Lancelot Oberhaupt
nichts ausgesagt Weiterhin findet sich keinerlei Aussage darüber, daß das Käsevorprodukt Lactose,
Mineralsalze und nicht proteingebundenen Stickstoff aufweisen muß. Im Gegenteil wird darauf hingewiesen,
entweder die Lactose zu entfernen oder mit Calciumsalzen die Milchsäure zu entfernen, wobei
man einen entmineralisierten Stoff erhält.
Es ist klar, daß das Verfahren der vorliegenden Erfindung durch die Veröffentlichung von Lancelot
nicht neuheitsschädlich vorweggenommen ist, da nach der Beschreibung in der Veröffentlichung die Benutzung
durch andere Sachverständige auf diesem Gebiet nicht möglich ist.
Weiterhin kann die Veröffentlichung von Lancelot das spezielle Verfahren gemäß vorliegender Erfindung
dem Durchschnittsfachmann auf dem Gebiet der Käseherstellung auch nicht nahelegen. Die Ausführungen
sind zu widersprüchlich und zu konfus und in vielen Ausführungsfortnen sogar für die Herstellung von Käse
nicht geeignet.
Auch eine Kombination der Artikel von Michaels
mit dem Artikel von Lancelot kann dom Durch-Schnittsfachmann auf dem Gebiet der- Käseherstellung
das erfindungsgemäße Verfahren nicht nahelegen. Der Durchschnittsfachmann wurde von der Offenbarung
dieser Artikel wegen seines Fachwissens davon abgehalten, nach dieser Offenbarung Käse herzustellen.
Wie oben gezeigt, wäre ihm dies auch nicht gelungen. Wenn aber schon die einzelnen Veröffentlichungen jo
Vorurteile beim Fachmann bewirken, so werden diese Vorurteile durch eine Kombination der Veröffentlichungen
nicht aufgehoben.
Im Hinblick auf den Artikel von Lancelot und der dort im nichtfiktiven Teil unter dem Kapitel »Filtrieren«
genannten Chamberland-Filter (Bougie Chamberland) sowie im Hinblick auf eine Kombination
der Artikel von Michaels und Lancelot wur· den auch Vergleichsversuche durchgeführt. Die Chamberland-Filter,
auch Camberlain genannt, haben eine minimale l-orengröße von 03 μ, d. h. 300 mu. Dies
bedeutet, daß die Porengröße lOmal größer ist als die
größten Poren der gemäß der Erfindung verwendeten Membrane, die nach der vorliegenden Erfindung
nicht größer als 30 ma sein dürfen. Die großten
Chamberland-Filter haben einen Porendurchmesser von 3 μ, ά. h. 3000 ΐημ, was lOOmal größer ist
als gemäß der vorliegenden Erfindung. Nach Michaels haben die Filter einen Porendurchmesser von ca. SO ιτιμ
bis 500 πιμ, d. h. also etwa 2- bis 200mal größer als
der Porendurchmesser der erfindungsgemäß zu verwendenden Membranen.
Aus weiter unten angegebenen Ergebnissen der Versuche geht hervor, daß der Einsatz der in den
Artikeln von Lancelot und Michaels genannten Filter nicht zu den Ergebnissen gemäß vorliegender
Anmeldung führt. Man kann also nach den Offenbarungen dieser Artikel kein für die Käseherstellung
brauchbares flüssiges Käsevorkonzentrat herstellen.
Im Gegensatz dazu werden gemäß der Erfindung brauchbare nüssige proteinangereicherte Vorkäse erhalten,
die zur Herstellung von Käsen mit ausgezeichneten Eigenschaften besonders geeignet sind. Als besondere
Vorteile, die gemäß der Erfindung zu erzielen sind, sind die Steigerung der Ausbeute an nicht fetter
Trockensubstanz, die Verringerung der nötigen Labmenge, die Erhöhung des Gehalts an löslichen Proteinen
und stickstoffhaltigen Nichtproteinen sowie die Einfachheit der Durchführung zu nennen.
Pie Erfindung betrifft die in den Anspröchen dargelegten
Gegenstände,
Soweit bekannt ist, ist die direkte Herstellung eines
solchen, als »Vorkäse« dienenden Produkts unmittelbar aus der Milch bisher nicht beschrieben worden.
Gemäß der Erfindung können alle Milcharten oder Buttermilch behandelt werden, die bisher für die
Herstellung von Käse verwendet worden sind. Man kann beispielsweise von Kuhmilch, Ziegenmilch oder
Schafsmilch ausgehen, die man in bekannter Weise vorher mäßig erhitzt.
Das zu behandelnde Milchprodukt wird mit einer semipermeablen Membran unter Druck unter solchen
Bedingungen zusammengeführt, daß das Produkt in starke Turbulenz gebracht wird und/oder laminar längs
der Membran fließt.
Der auf die Membran einwirkende Druck kann in einfacher Weise mit Hilfe einer Pumpe, aus deren
Druckseite das zu behandelnde Milchprodukt austritt, und/oder mit einem verdichteter inertgas wie Stickstoff
erzeugt werden.
Die Wahl des beim Verfahren gemäß der Erfindung verwendeten Membrantyps ist nicht entscheidend
wichtig, obwohl die vorteilhaftesten Membranen in der Praxis gewisse technische Voraussetzungen erfüllen
müssen. Als Beispiele dieser Voraussetzungen seien genannt:
a) Hohe und konstante Filtrationsgeschwindigkeit, die
möglichst wenig von der Konzentration des behandelten Produkts abhängig ist.
b) Vollkommene Gleichmäßigkeit der Poren.
c) Hohe Druckfestigkeit.
d) Sterilisierbarkeit.
e) Möglichst lange Lebensdauer.
0 Leichte Reinigung.
Geeignet sind auch semipermeable Membranen aus Celluloseacetat oder Membranen aus synthetischen
Polymeren, z. B. aus den durch Wechselwirkung von Pciyanionen und Polykationen hergestellten Produkten
oder Membranen auf Basis von Polyvinylchlorid oder Polyacrylnitril. Natürlich können auch andere Typen
von Membranen verwendet werden, die die Erfordernisse der Erfindung erfüllen, vorausgesetzt, daß der
mittlere Porendurchmesser nicht größer als 30 ηΐμ ist
Das Verfahren gemäß der Erfindung kann in den verschiedensten Apparaturen durchgeführt werden.
Bei einer ersten Ausfuhrungsform wird das zu behandelnde Produkt in poröse Rohre eingeführt, die in
Bündeln angeordnet und innen mit semipermeablen Membranen ausgekleidet sind. Das Wasser und die
losgehen Bestandteile (Lactose und Mineralsalze), die
in der Milch oder im Milchnebenprodukt enthalten sind, treten durch die Membran und ihre poröse
Auflage hindurch und werden auf den Außenwänden der Rohre in Form einer Filtrationsflüssigkeit aufgefangen.
Die.se Filtrationsflüssigkeit, die als Molke bezeichnet werfen kann, wird entweder verworfen
oder einer anderen Apparatur zugeführt, die einen anderen Membrantyp aufweist und den Zweck hat,
eines der vorher abfiltrierten Elemente zu konzentrieren. Die in das Innere des Rohrbündels gelangende
Flüssigkeit konzentriert sich somit insbesondere an Proteinen während ihres Durchgangs und wird am
Ausgang der Apparatur aufgefangen.
Mit porösen Rohren ausgestattete Anlagen wurden
bereits für die Entsalzung von Meerwasser beschrieben und verwendet. Eine Anlage dieses Typs ist beispielsweise in der US-Patentschrift 31 33 132 beschrieben.
Bei eitler anderen Ausrührungsform wird das zu behandelnde Produkt oben auf eine Reihe von übereinander oder nebeneinander angeordneten Apparategruppen gegeben, von denen jede aus zwei starren
porösen Platten besteht, die je eine semipermeable Membran tragen. Die beiden Membranen einer
Apparategruppe sind durch einen Zwischenraum getrennt, in den die zu konzentrierende Flüssigkeit eingeführt wird. Zwei aufeinanderfolgende Apparategruppen sind ebenfalls durch einen Zwischenraum
getrennt, in dem die Filtrationsflüssigkeit aufgefangen wird. Die zu konzentrierende Flüssigkeit nimmt ihren
Weg durch den Stapel oder die Reihe der Apparategruppen, konzentriert sich insbesondere an Proteinen
und wird am Ausgang der Apparatur aufgefangen.
Eine Anlage, die aus übereinander angeordneten Apparategruppen der vorstehend beschriebenen Art
besteht, wird von E. Lowe und Mitarbeitern in der Veröffentlichung »A Reverse Osmosis Unit for Food
Use«, Food Technology Band 22, Seite 915 bis 917 (1968) beschrieben. In dieser Veröffentlichung wird
die Anlage für die Behandlung von Eiweiß oder Fruchtsäften vorgeschlagen.
Das Verfahren gemäß der Erfindung kann kontinuierlich oder diskontinuierlich durchgeführt werden. Für
die diskontinuierliche Durchführung wird die Menge des zu behandelnden Milchprodukts stetig auf die semipermeable Membran aufgegeben und das konzentrierte
Produkt am Ausgang der Apparatur aufgefangen, bis die Charge durchgelaufen ist. Die Erfindung eignet
sich ausgezeichnet für die kontinuierliche Durchführung. Der Durchsatz des Verfahrens hängt hierbei
im wesentlichen von der Oberfläche der verwendeten Membran ab. Die einzige verbrauchte Energie ist die
für die Betätigung der Speisepumpe erforderliche Energie. Bei der kontinuierlichen Durchführung erfordert das Verfahren eine Apparatur, deren Umfang
im Verhältnis zu den klassischen Anlagen stark reduziert ist.
Beispielsweise nimmt die eigentliche Feinfiltrationsanlage gemäß der Erfindung für die Behandlung
von 50001 Milch/Stunde etwa 1 m3 ein.
Es ist vorteilhaft, wenn die Milch oder die Buttermilch sich in turbulenter Strömung befindet oder in
Berührung mit den Membranen laminar strömt. Dies ermöglicht eine schnellere Konzentrierung der Proteinbestandteile. In einer tlatischen Apparatur mit gleichmäßiger Bewegung ist festzustellen, daß sich von einem
gewissen Konzentrationsgrad ab ein Film, dessen Durchlässigkeit immer geringer wird, auf der Membran
bildet, wodurch die Filtration behindert wird. Eine ausreichende Turbulenz kann durch Rührwerke erzielt
werden.
Bei der Ausführungsform der Erfindung, bei der
mit übereinander oder nebeneinander angeordneten Filtergruppen gearbeitet wird, ist jedes einzelne Filtersystem mit zwei Membranen versehen, die einander
gegenüberliegen und von einem porösen Träger gehalten werden. Die beiden Membranen haben beispielsweise einen Abstand von einigen Millimetern.
In diesem Fall wird die Milch unter Druck (z.B.
5 kg/cm2) in diesen Zwischenraum eingeführt Als
Folge der geringen Größe dieses Zwischenraums bildet sich zwischen den Membranen eine laminare Strömung
aus.
Gemäß der Erfindung wird die Konzentration der Proteine in dem beim Verfahren erhaltenen flüssigen
Produkt so eingestellt, daß ein Wert erhalten wird, der dicht bei der Konzentration liegt, wie sie bei der
Käsesorte vorliegt, die hergestellt werden soll. Bei einem gegebenen Membrantyp und bei einer gegebenen Oberfläche der Membran (die durch die
vorhandene Apparatur bestimmt ist) erhält man die
ίο gewünschte Konzentration an Proteinen, indem man
beispielsweise die Durchflußzeit des eingesetzten Milchprodukts variiert. In diesem Fall kann die Durchsatzmenge der Apparatur zur Einstellung der Zusammensetzung des konzentrierten Flüssigprodukts aus-
ii genutzt werden, und zwar durch Bestimmung eines
Parameters, z. B. des Gehalts an Proteinen, des Wassergehalts, des Gehalts an Mineralsalzen, des spezifischen
Widerstandes oder jeder anderen physikalischen oder chemischen Kigensciiiifi. die das cmriUciic FiOu um
kennzeichnet und es ermöglicht, die bekannten Regel- und Steuerverfahren anzuwenden.
Das Verfahren gemäß der Erfindung führt zu einem neuen Produkt, nämlich einem flüssigen Ausgangsmaterial in Form eines Konzentrats von Proteinen.
dessen Konzentration und Zusammensetzung im wesentlichen dem abgetropften Käse entsprechen.
Dieses neue Produkt kann durch Zusatz der entsprechenden jubstanzen (Lab, Milchsäurebakterien.
Salz usw.) unmittelbar in Käse umgewandelt oder bei
ίο tiefer Temperatur für eine spätere Verarbeitung oder
einen Transport zu einem anderen Fabrikationsbetrieb gelagert werden, der sich gegebenenfalls an einem
anderen Ort befindet. Dieses neue Ausgangsmaterial, das als ein flüssiger Vorkäse bezeichnet werden kann.
eignet sich für die Herstellung aller Käsesorten.
Die Erfindung ermöglicht somit die Herstellung von Käsesorten, die das gleiche Gewicht, die gleiche
Zusammensetzung und somit von vornherein die besten Aussichten dafür haben, daß ihre organo
leptischen Eigenschaften konstant sind. Es wird ferner
möglich, nach Belieben im Käse den einen oder anderen Bestandteil zurückzuhalten, der vom organoleptischen Standpunkt, vom Ernährungsstandpunkt
oder technologischen Standpunkt für interessant ge
halten wird, da die technologische Stufe des Abtropfen-
lassens praktisch ausgeschaltet ist.
Da das Abziehen der Molke ausgeschaltet ist, wird es außerdem möglich, dem erfindungsgemäß erhaltenen Ausgangsmaterial die normalerweise bei der
so Käseherstellung verwendeten Hilfsstoffe wie Lab,
Milchsäurebakterien, Salz, Farbstoffe usw. in einei genauen Dosis zuzusetzen, die weit unter der Dosis
liegt, die normalerweise bei der klassischen Käseherstellung verwendet wird. Es wird ebenfalls möglich,
in wirtschaftlicher Weise natürliche Substanzen, insbesondere Enzyme, die die Gärungen und die späteren
Reifungsprozesse steuern und beschleunigen, sowie Nährstoffe zuzusetzen, die vom Ernährungs- oder
Geschmacksstandpunkt vorteilhaft, aber in der Milch
nicht vorhanden sind.
Das neue Ausgangsmaterial eignet sich für alle Arten der Käseherstellung, da es in Abhängigkeit
vom Typ und von der Aufeinanderfolge der gewählten Membranen möglich ist, nach Belieben die Zusammen
setzung und die Konzentration jedes Bestandteils auf
die Werte einzustellen, die denjenigen der Käsesorte entsprechen, die hergestellt werden soll. Es ist ferner
möglich, die Schaffung neuer Käsesorten ins Auge zu
fassen.
Das Verfahren gemäß der Erfindung ermöglicht ferner die Herstellung von flüssigem Vorkäse an
Stellen, die .licht bei den Milcherzeugungsorten . (Bauernhof, Stall) liegen, um auf diese Weise eine erheb-
> liehe Einsparung an den Kosten zu erzielen, die üblicherweise durch das Einsammeln der Milch ver-
ur«^ht werden. Dies ist besonders vorteilhaft in Käse-
herstdlungsgebieten, die im Gebirge oder im Berg vorland liegen, wo die Transportkosten hoch sind.
Eine solche Einrichtung ermöglicht außerdem die Behandlung der Milch in vollkommen frischem Zustand,
eine wesentliche Voraussetzung für die Qualität der später hergestellten Käseprodukte.
Anstatt gewisse Bestandteile der Milch in dem r, Zustand, in dem sie üblicherweise für die Käseherstellung
verwendet wird, zu konzentrieren, können im Rahmen der Erfindung diese gleichen Bestandteile
auch aus Buttermilch konzentriert werden.
Beispiel 1
.'0
In eine Feinfiltrationszelle, die mit einer Polyolefinmembran
einer mittleren Porengröße von 6,2 oder 10,4 ιημ und einer Oberfläche von 4536 cm2 versehen ist,
werden 400 ml einer vorher auf 4 C gekühlten rohen 2Ί
entrahmten oder thermisch behandelten (2 Minuten bei 70 C) Milch gegeben. Die Filtrationszelle wird
unter einen Stickstoffdruck gebracht, der allmählich
auf 5 kg/cm2 erhöht wird, worauf mit dem Auffangen des Filtrats begonnen wird. Nach einer Zeit, die je m
M ;h dem Typ der verwendeten Membran 30 Stunden
oder 50 Stunden beträgt, wird der Druck allmählich auf 6 kg/cm2 erhöht. Nach insgesamt 40 oder 50 Stunden
seit der ersten Druckanwendung wird die Filtration abgebrochen. Das aufgefangene Konzentrat bzw. die is
»Proteinlösung« wird 16 Stunden bei +20C gehalten
oder unmittelbar zu Käse verarbeitet. Das Konzentrat hat ein Volumen von etwas weniger als V5 der eingesetzten
Milch. Es hat etwas mehr als den fünffachen Gehalt an Stickstoffverbindungen und etwa den 2- bis jo
2,5fachen Gehalt an Gesamttrockensubstanz wie die Ausgangsmilch.
Ein »Camembert«-Käse wird aus einem vorstehend hergestellten »Konzentrat« wie folgt hergestellt:
Zu 75 g des gemäß Beispiel 1 hergestellten Produkts werden nach Erwärmung auf 30 C 370 mg CaCl2, die
Menge an konzentriertem Rahm, die zur Einstellung eines F/T-Verhältnisses (Fettstoffe in der Trockenmasse)
von 45-50% im endgültigen Käse erforderlich ist, 0,2 g konzentrierte Fermente, einige Milligramm
Penicilliumsporen, 1 g NaCI und 0,08 ml Lab gegeben. Die Bestandteile werden gut durchgemengL Die Gerinnung
erfolgt in 5 Minuten. Höchstens 10 Minuten nach der Einlabung wird der Käse in einem Raum,
der eine relative Feuchtigkeit von 95 % hat, geformt.
Der Käse wird allmählich auf 14°C gekühlt. 30 bis
60 Minuten nach der Einlabung kann der Käse entformt werden. Die Reifung erfolgt anschließend unter den
üblichen Bedingungen.
In analoger Weise wird zur Herstellung von Weichkäse oder jeder anderen Käsesorte gearbeitet
Beispiel 2
6000 ml rohe oder thermisch (2 Minuten bei 700Q es
behandelte entrahmte Milch werden in den Behälter des Feinfilterapparats gegeben, der mit einer Membran
einer mittleren PorengröBe von 4,6 ΐημ oder einer
Membran auf Basis von Polyvinylchlorid oder Polyacrylnitril versehen ist. Diese Membran hat eine effektive
Oberfläche von 116 cm2. Vor der Einführung in den Behälter ist die Milch auf 2'C gekühlt oder auf
eine Temperatur zwischen 45 und 501C gebracht worden.
Der die Milch enthaltende Behälter wird unter einen Stickstoffdruck von 3,5 kg/cm2 gebracht. Die Milch
läßt man in einer Menge von etwa 2 bis 3 l/Minute (in Berührung mit der Membran) durchlaufen. Das
Filtrat wird aufgefangen.
Nach einer Zeit, die, gerechnet von der Druckanwendung auf die Apparatur, zwischen 7 Stunden
und 30 Stunden liegen kann (abhängig vom Typ der verwendeten Membran und der für den Versuch gewählten
Temperatur), wird das Konzentrat oder die »Proteinlösung« aufgefangen Das Konzentrat wird
dann entweder bei 2C aufbewahrt (bzw. auf 2 C gekühlt) und 16 Stunden bei dieser Temperatur gehalten
oder auf 30'C erwärmt (bzw. gekühlt) und unmittelbar zu Käse verarbeitet. Das Volumen des
Konzentrats ist etwas geringer als 1A des Volumens
der eingesetzten Milch. Der Gehalt an Stickstoffverbindungen beträgt etwas mehr als das 5fache des
Gehalts an Stickstoffverbindungen in der Ausgangsmilch. Der Gehalt an Trockensubstanz insgesamt beträgt
etwa das 2- bis 3fache des Gehalts an Trockensubstanz in der Ausgangsmilch.
Das Konzentrat oder die »Proteinlösung« oder auch der »flüssige Vorkäse« werden zu Camembertkäse
oder Reblochon-Käse verarbeitet, indem die erforderlichen Hilfsstoffe (Milchsäurebakterien, Lab usw.) zugesetzt
und das Konzentrat der Folge von Behandlungen unterworfen wird, die der hergestellten Käsesorte
entsprechen [z. B. durch Einbringen in eine Form mit oder ohne Pressen (das Pressen ist im Falle von
Reblochon-Käse notwendig)].
Nachgereichte Beispiele und Vergleichsbeispiele
gegenüber dem Stand der Technik
Nach den Artikeln von Michaeis in »Amic-n
Booklet Nr. 905«, März 1958 mit dem Titel »Ultrafiltration«
und in »Chemical Engineering Progress« Bd. 34, Nr. 12, S. 31-43 vom Dezember 1968 mit dem
Titel »New separation technique for the CPI« wird ausgeführt, daß es möglich ist, die Milch zu ultrafiltrieren
und ein Konzentrat der Milchproteine zu erhalten.
Nach dem Artikel von Lancelot in »La Technique Laitiere« aus dem Jahre 1960 mit dem Titel »La
Fromagerie de l'An 2000 teile qu'aurait pu l'imaginer
Jules Veme« soll es möglich sein. Milch mit Chamberland- oder Chamberlain-Filtem oder Kerzen (Chamberlain-Bougies)
zu filtrieren oder ultrafiltrieren, um ein Proteinkonzentrat der Milch zu erhalten, das als
Käse von Lancelot qualifiziert wird.
Die von Lancelot zitierten Versuche von Duclaux mit Chamberlain-Ritern wurden durchgeführt Die
erhaltenen Ergebnisse, die weiter unten im ein zelnen dargestellt sind, zeigen, daß, wenn man eine
Filtration durchführt, man sicherlich keine Lactose zurückhält, sondern daß die Proteine des Lactoserums
in das Filtrat gehen, und daß wenn man eine Ultrafiltration durchführt, sicherlich alle Proteine des Lactoserums, aber auch die Lactose zurückgehalten wird.
Nach Michaels kann man von Filtrieren sprechen,
wenn die Durchmesser der Poren über 0,5 μ bzw. 500 ιημ liegen und von Ultrafiltration, wenn die Durch-
messer der Poren kleiner als 0,5 μ bzw. 500 πιμ sind.
Bei der Durchführung der Versuche wurden die Chamberland-Filtertypen L3, L5, L7 und L1, verwendet.
Die mit den Chamberland-Filtern L3 (Porendurchmesser
3μ) und L5 (Porendurchmesser 1,5 μ) durchgeführten
Versuche ergaben die folgenden Ergebnisse:
Filler-Nr.
L3 L5
Porendurchmesser, μ 3 1.5
Gesamtgehalt an Stickstoff- 34,0 33.7
verbindungen i. d. Milch
Gesamtgehalt an Stickstoff- 2,7 1,4 *
verbindungen im Filtrat
Gesamtgehaii an Stickstoffverbindungen
Filtrat
Gesamtgehalt an Stickstoff- 8 % 4 %
verbindungen Milch
Lactose i. d. Milch 47,3 46,6
Lactose im Filtrat 46,0 30,5 Lactose Filtrat
Lactose Milch 97% 65%
Schon mit dem Filter L5 weiden 35 % Lactose zurückgehalten,
obwohl dieser Filter aufgrund seines Porendurchmessers nach Michaels nur eine Filtration ergibt
und keine Ultrafiltration
Die Filter L7 (PorendurcFimesser 0,6 μ) und L]:.
(Porendurchmesser 03 μ), die nach Michaels die
Ultrafiltration möglich machen, ergaben die folgenden Resultate:
Filter-Nr.
Lt L13
Porendurchmesser, μ 0,6 0.3
Gesamtgehalt an Stickstoff- 32.7 33.8
verbindungen i. d. Milch
Gesamtgehalt an Stickstoff- 1.35 1.25
verbindungen im Filtrat
Gesamtgehalt an Stickstoffverbindungen Filtrat
Gesamtgehalt an Stickstoff- 4 % 4 %
verbindungen milch
Ergebnisse der Analysen
Fortsetzung
Filter-Nr.
Lactose i. d. Milch
Lactose im Filtrat
Lactose Filtrat
Lactose Milch
45,3 29,5
65%
47,6 32,2
68 %
Diese Filter halten alle löslichen Proteine zurück, führen jedoch auch zu einem Zurückhalten von 35"·
der Lactose.
Daraus «ird ersichtlich, daß eine Kombination der
Artikel von Michaels und Lancelot nicht zum erfindungsgemäßen F.rgebnis führt, da diese Kombination
zu einem Produkt führt, das an Lactose angcfciLMcii
isi uiiu (Jas in keiner Weise ais Käse oder
Vorkäse qualifiziert und auch nicht zu Käse verarbeitet werden kann.
Auch der Artikel von Lancelot alleingenommen Tührt zu einem Produkt, das im übrigen mit den Produkten
identisch ist. die nach der klassischen Methode des Käseherstellens erhalten werden, d. h. einem Produkt,
das sehr verschieden von dem Produkt ist, das man gemäß der vorliegenden Anmeldung erhalt. Dieses
andere Produkt enthä't nicht die Gesamtheit der Proteine des Laetoserums. sondern nur eine sehr geringe
Menge davon.
Erfindungsgemäß ist es notwendig, im freien Wasser des Käses denselben Lactosegehalt zu haben wie im
freien Wasser der Milch.
Eine bestimmte Menge Milch (500 bis 800 ml). der Thymol zugegebe-i worden war. wurde nach Einstellen
der gewünschten Temperatur in einen Behälter A gebracht und anschließend unter Stickstoff gebracht. Das
Verfahren wurde bei Umgebungstemperaturen durchgeführt. Das Filtrat wurde in einem weiteren Behälter B
gesammelt und dann analysiert.
Geschwindigkeit der Filtration: beobachtete Geschwindigkeiten ausgedrückt in
durchgelaufenen ml/nr Std.
Filter Ln
Filter L-Filter L<
Filter L;
346 (Milch) 307 (Milch) 331-339 (Milch? 307-264 (Milch)
Das bedeutet 30mal weniger als mit Ultrafiltrationsmembranen.
Chamberland-
|
Bestandteile
|
Trocken
|
Gesamt
|
Proleine
|
Lactose
|
Beobachtungen
|
Filter
|
|
masse |
gehalt an
|
CN x 6,38) |
|
|
|
|
|
Stickstoff
|
|
|
|
|
|
|
verbindungen
|
|
|
|
|
|
|
(N x 6.38) |
|
|
|
|
|
8/kg
|
g/kg
|
g/kg
|
g/kg
|
|
Poren-0 300 ΐημ
Poren-0 600 πιμ
Milch
Filtrat
Milch
Filtrat
90,4 36,9
89,4 37,0
47,5
32,2
45,3
29,5
40 ml
in 7 Std. erbalten
38 ml
in 7,5 Std. erbalten
|
Fortsetzung |
Bestandteile
|
Trocken
masse
g/kg
|
Gesamt-
gehall an
Stickstoff
verbindungen
(N x 6,38)
g/kg
|
Proteine
(N x 6,38)
g/kg
|
Lactose
g/kg
|
Beobachtungen
|
ά
j?
|
Chamberlaail-
Filter
|
Milch
Filtrat
Milch
Filtrat |
90.0
34.1
90.0
57.0 |
33.7
1.44
34.0
2.6S |
0.33
0,95 |
46.6
30.5
47,3
46,0 |
42 ml
in 7,5 Std. erhalten
38 ml
in 7,5 Std. erhalten |
|
Porcn-0 150C-ma
L1.
Poren-0 3000 ma |
|
|
|
|
|
|
Nach dem ersten Versuch wurden die Filter wie folgt gereinigt: -'
- Durchfließenlassen von Wasser durch internen Druckabfall.
- Durchfließenlassen einer Reinigungslösung während 30 Minuten bei etwa 50 C.
- Durchfließenlassen von Wasser,
- Trocknen bei 100 C im Trockenschrank.
Wie die Ergebnisse der Versuche zeigen, erhält der Fachmann bei der Anwendung der Lehre der Artikel
von Michaels und Lancelot kein Produkt, das sich als Käse oder Vorkäse zur Herstellung von Käse eignet, j^
Weitere Versuche I. Erste Versuchsreihe
Diese erste Versuchsreihe wurde durchgeführt, um die Wichtigkeit des Durchmessers der Poren der für
die Ultrafiltration verwendeten Membrane zu zeigen und darüber hinaus insbesondere den kritischen Einfluß
des gewählten Durchmessers auf die Zusammensetzung der bei der Ultrafiltration der Milch erhaltenen
Produkte, d. h. des Ultrafiltrats (das Produkt, das durch die Membran geht) und des Retentats (das Produkt,
das durch die Membran zurückgehalten wird). Um systematisch zu arbeiten, wurde eine einzige, im Handel
erhältliche Ultrafiltrationszelle verwendet, die verschiedene Membranen aufnehmen kann, deren Porendurchmesser
im Bereich von 3 bis 500 νημ liegt Nach Kenntnis der Erfinder gibt es einen einzigen Hersteller
von Membranen, der einen Bereich von Membranen liefern kann, die nach ihrem Porendurchmesser
klassifiziert sind. Alle Membranen sind in der Amicon-Broschüre Nr. 1008 A, S. 3, Appendix A beschrieben.
Um eine repräsentative Aussage über die Zusammensetzung
der Produkte der Ultrafiltration von Milch zu erhalten, wählt man im wesentlichen den Gesamtgehalt
an Stickstoffverbindungen im Ultrafiltrat und den Gehalt an nichtproteinischem Stickstoff im Ultrafiltrat
Die Messung dieser Wene ermöglicht es, die gegebenenfalls im Ultrafiltrat vorliegende genaue
Menge an proteinischem Stickstoff zu erfahren, d. h. die Menge, die durch die Membran gelaufen ist. Dieser
Wert hat einen sehr großen Einfluß auf die Ausbeute der Umwandlung von Milch in Käse. Wenn man
tatsächlich alle Proteine der Milch im Retentat zurückhält, d. h. anders ausgedrückt, wenn man feststellt,
daß der Wert des Gesamtstickstoffgehalts und des nichtproteinischen Stickstoffs im Ultrafiltrat Null ist,
wird die Ausbeute der Umwandlung von Müch in Käse um etwa 16% verbessert - bezogen auf die
traditionelle Herstellung, bei der die gesamten löslichen Proteine der Milch in der Molke nach der
Synerese verloren sind. Darüber hinaus hat beim Verfahren der Käseherstellung mittels einer Ultrafiltration
der Milch über ein Retentat, das direkt in Käse umgewandelt werden kann, die Gegenwart von Proteinen
im Ultrafiltrat eine Verringerung der Vorteile zur Folge, die die Ultrafiltrationsmethode gegenüber der traditionellen
Käseherstellung aufweisL Es muß festgehalten werden, daß jede Modifikation der Ausbeute bei
der Herstellung von Käse große Wichtigkeit erhält, wenn man die riesigen Mengen Käse, die hergestellt
werden, in Betracht zieht.
45 Versuchsdurchführung
400 ml entrahmte Milch, die bei 72C während 20 Sekunden pasteurisiert worden ist, werden in eine
Ultrafiltrationszelle der genannten Art gegeben, die vorher getrocknet und mit der jeweiligen Membran
versehen worden ist. Die Milch wird mit Hilfe eines dafür vorgesehenen Magnetstabes in Bewegung gehalten.
Der Druck von 4 bar wird mit Hilfe von Stickstoff aufrechterhalten. Die Temperatur der Milch
betrug 2=C. die Ultrafiltration wurde in einem gekühlten
Laboratorium bei +2°C durchgeführt
Die Gehalte an Gesamtstickstoff und an in 12%iger Trichloressigsäure löslichem Stickstoff (nichtproteinischer
Stickstoff) wurden durch Mikrokjeldahl bestimmt nach der A.OA.C-Standard (1945) S. 559.
Erhaltene Ergebnisse
Die erhaltenen Ergebnisse (Mittet von 3 Versuchen) sind in der folgenden Tabelle I zusammengestellt:
Tabelle 1
Bezeichnung der
|
Porosität in πιμ
|
Milch
|
Ultrafiltrat
|
nichtprateinischer
|
DIAFLO-Membran
|
Porendurchmesser
|
GesamtstickstofT-
naknlt
|
Gesamtstick-
|
Stickstof!*, löslich gehalt minus
|
|
|
gehalt
|
stofTgehalt
|
in 12%iger nichtproteinischer
|
|
|
|
Ng -6.38
|
Trichloressigsäure Stickstoff = pro
|
|
|
|
|
lin · 6,38 teinischer Stickstoff
|
|
|
|
|
|
|
|
6/kg
|
Bfig
|
|
PM 10
|
3,6
|
35,0
|
PM 30
|
4,6
|
35,0
|
XM 50
|
6,2
|
32,7
|
XM 100 A
|
10,4
|
34,9
|
XM 300
|
36,0
|
31,9
|
DP 02
|
200,0
|
31,4
|
DP O 45
|
450,0
|
31,4
|
1,5
1,6
1,5
1,6
2,1
Xi
5,1
1,5
1,6
1,5
1,6
1.0
1,1
0,6
1,3
4,0
Die Ergebnisse der Tabelle I zeigen, daß
1. Bei einem Porendurchmesser zwischen 3,6 und 10,4 Γημ überhaupt kein Protein der Milch durch
die Ultrafiltrationsmembrane geht,
2. bei einem Porendurchmesser von 36,0 πιμ eine
kleine Menge von Proteinen der Milch durch die Ultrafiltrationsmembrane geht, d. h. 1,9 % des
GesamtstickstofTgehalts der Milch,
3. bei einem Porendurchmesser von 200 πιμ 4 % des
GesamtstickstofTgehalts der Milch im Ultrafiltrat gefunden werden.
4. bei einem Porendurchmesser von 450 Γημ 13 % der
Proteine der Milch im Ultrafiltrat gefunden werden.
Das bedeutet, daß, wenn man im Ultrafiltrat eine
Menge an Proteinen der Milch feststellt, die 1,9% des Gesamtstickstoffgehalts der Milch beträgt (im Falle
der DIAFLO-Membran XM 300 - Porendurchmesser 36 πιμ) dies einem Verlust von ungefähr 3 % an absolutem Wert des Käses entspricht. Der so erhaltene
Verlust stellt demnach 19% der erhofften Steigerung (die 16% beträgt) der Ausbeute der Umwandlung von
Milch in Käse dar, d. h. etwa 'Z5.
Schlußfolgerung
Die Ergebnisse der ersten Versuchsserie zeigen ganz klar, daß nur Membranen mit einem Porendurchmesser unter etwa 30 Γημ als einzige in der Lage sind,
die löslichen Proteine der Milch zurückzuhalten. Darüber hinaus ermöglichen die Membranen die
Zurückhaltung der löslichen Proteine in ihrem natürlichen Zustand, d. h., daß die Proteine während der
Ultrafiltration keinerlei Denaturierung erleiden.
11. Zweite Versuchsserie
Eine zweite Versuchsserie wurde in einer halbindustriellen UltrafiKrationszclle durchgeführt, um die
folgenden Punkte zu untersuchen:
(l)die Zusammensetzung der bei der Ultrafiltration mit verschiedenen Membranen erhaltenen Produkte,
(2) die Qualität der Käse (vom Typ Camembert), die aus den Retentaten, d. h. den von der Membrane
zurückgehaltenen Produkten, erhalten worden sind. In dieser zweiten Versuchsreihe wurden in halbtechnischem Maßstab Weichkäse vom Typ Camembert
aus verschiedenen Retentaten hergestellt
Damit die zweite Versuchsserie mit der ersten
homogen ist, wurde ebenfalls eine Ultrafiltrationszelle
der Firma Amicon Modell TC1 und die verschiedenen
Membrantypen verwendet, die der Hersteller für dieses
Modell als geeignet liefert.
Die bei der ersten Versuchsserie benutzte Ultrafiltrationszelle ist im Volumen zu klein, um eine
richtige und signifikante Käseherstellung durchzuführen. Deshalb wurde die genannte Ultrafiltrationszelle verwendet, bei der jedoch die Anzahl der von der
Firma Amicon gelieferten Membranen geringer ist als beim Modell 402.
Versuchsdurchführung
4000 ml entrahmte Milch, die bei 720C während
20 Sekunden pasteurisiert worden ist, werden in das Reservoir einer Ultrafiltrationsanlage Amicon Modell
TC 1 gegeben. Das Reservoir wurde unter Druck (2 bars) mit Hilfe von StickstofT gesetzt. Die Milch
wurde mit Hilfe einer Pumpe der Marke SCAMI vom positiven Typ in Zirkulation gehalten. Die Temperatur
des von der Membran zurückgehaltenen Produkts
(Retentat) variierte zwischen 2 und 300C in Abhängigkeit von der Konzentration.
Wenn der Gehalt an Trockensubstanz des Retentats nahe bei 25 g/100 war, was einer Konzentration (Gewicht des Retentats/Gewicht der eingesetzten Milch)
fco von etwa 5 entspricht, wurde die Ultrafiltration gestoppt. Das Retentat wurde herausgenommen, mit
2 g/100 g Milchsäurefermenten und 35 g/100 g Rahm mit einem Fettgehalt von etwa 5OgZIOOg versetz).
Wenn der pH des so erhaltenen Vorkäses einen Wert
von etwa 5,7 erreichte, wurden 0,2 ml Lab/kg einer
Stärke von 1Z10m zugegeben und die Mischung schnell
in eine Form mit Boden gegeben, die die Dimensionen eines Käses vom Typ Camembert hatte.
230 236/22
Die Gehalte an Trockensubstanzen werden durch Trocknung im Trockenschrank bei 102 bis IO4°C, die
Gehalte an Stickstoff durch Mikrokjeldabl und die
Gehalte an Laktose nach der offiziellen französischen Methode bestimmt, wie sie im Erlaß vom 8, 1. 1970
(Journal Officiel de la Republique Francaise du Janvier 1970) präzisiert sind.
Erhaltene Ergebnisse ίο
Die erhaltenen Ergebnisse (Mittel von 3 Versuchen) sind in der folgenden Tabellen zusammengestellt:
Tabelle II
Membrane
PM 30 XM 50 XM 300 Porendurchmesser in Γημ
4,6 6,2 36,0
Gesamttrockensubstanz, g/kg
Gesain !stickstoffgehalt, N g/kg · 6,38
Laktose, g/kg
UUrafiitrat
Gesamttrockensubstanz, g/kg
Gesamtstickstoffgehalt, N g/kg-6,38
nichtproteinischer
Stickstoff, lösl. in 12%
Trichloressigsäure,
Ν« g/kg · 6,38
Laktose, g/kg
Retcntat
Gesamtlrockensubstanz, g/kg
Stickstoffgehalt,
N g/kg · 6,38
Oesamttrockensubstanz, g/kg J + 1
mittleres Gewicht von
2 Käsen in g
organoleptische Beobachtungen J + 7
92,4 92,4 92,4
32,9 32,9 32,9
46,2 46,2 46,2
54,5 54,5 60,5
1,58 1,58 6,19
1,58 1,58 1,58
47,5 47,3 47,0
245,6 250,2 233,4
173.4 178,6 157,4
381,2 382,3 384,0
351.5 350,0 331,0
frischer Geschmack, neutral keine Fehler
15
Verringerung des Gehalts an Trockensubstanz des
Retentats und damit reziprok: eine Vermehrung des
Gehalts an Trockensubstanz im Ultrafiltrat, der für die
Membran PM 30 und XM 50 54,5 und für die Membran XM 300 604 beträgt, während für alle drei Membrane
der Wert an nichtproteinischem in 12%iger Trichloressigsäure löslichem Stickstoff im Ultrafiltrat 1,58 beträgt Weiterhin stellt man fest, daß die Verwendung
der Membran XM 300 eine Verringerung der Ausbeute der Umwandlung von Milch in Käse mit sich
bringt Der Verlust an Ausbeute, der dem tatsächlich beobachteten Wert entspricht, ist 5 %, wie die folgende
Berechnung zeigt:
- mittleres Gewicht der mit dem Membranen PM 30 und XM 50 erhaltenen Käse = 350 g,
- mittleres Gewicht der mit der Mem^-Λ XM 300
erhaltenen Käse = 331 g,
- Verlust an Ausbeute:
Die in der Tabelle II zusammengestellten Ergebnisse bestätigen die Ergebnisse der Tabelle I in dem Sinne,
daß die Membran XM 300 mit einem Porendurchmesser von 36 ηιμ nicht alle Proteine der Milch zurückhält. Ein Teil der Proteine geht in das Ultrafiltrat.
Daraus ergibt sich bei gleicher Konzentration eine
350-331
360
100 = 5%
25
d.h. ein Drittel der Steigerung der theoretischen
Ausbeute.
Alle mit dem Ultrafiltrationsapparat Amicon Modell
TC 1 geprüften Membrane halten die Laktose nicht zurück. Man stellt daher fest, daß die Membranen mit
einem Porendurchmesser unterhalb 30 πιμ alle Protein
der Milch zurückhalten und die Laktose nicht zurückhalten. Diese einzigartige Kombination von Eigenschaften erlaubt allein die Herstellung von Käse mit
der gleichen organoleptischen Qualität wie die Käse vom Typ Camembert, die nach der klassischen Methode hergestellt worden sind, wobei man nach dem
vorliegenden Verfahren verbesserte Ausbeuten erhält
Allgemeine Schlußfolgerung
Die Herstellung von Käse guter organoleptischer Qualität ausgehend von einem Milchausgangsmaterial
aus Milch ist nur durchführbar, wenn die folgenden Bedingungen erfüllt sind:
l) Das milchige Ausgangsprodukt ist ein Retentat,
das durch Ultrafiltration der Milch erhalten wurde, und
2) die Ultrafiltration wird mit Membranen mit einem
mittleren Porendurchmesser vta nicht mehr als
30 ΐημ durchgeführt, die alle Proteine der Milch
in ihrem natürlichen Zustand zurückhalten und
Laktose ni-ht zurückhalten bzw. anreichern.
Weitere Versuche
350 g entrahmte, pasteurisierte und auf 2°C abgekühlte Milch wurden in eine Ultrafiltrationszelle 400
gegeben, die mit Membranen DP 02 oder DP 045 aus
gerüstet war. Die Zelle wurde gerührt und in eine Kälte
kammer bei 2°C einem Druck von 4 kg/cm2 während einer Dauer von 84 Std. ausgesetzt.
Zu den erhaltenen Retentaten wurden 2% Milchsäureferment und, wenn der pH einen Wert von 5,6
es erreicht hatte, 0,02 % Lab gegeben. Sie wurden dann
in Formen gegeben, und man Heß die Käsebrücke 12 Stunden abtropfen. Die folgenden Ergebnisse wurden erhalten:
20 35 |
Ausgangsmilch |
534 |
20
|
|
Gesamttrockensubstanz |
Membran DP 02 |
Membran DP 045 |
|
Gesamtstickstoffgehalt |
200,0 πιμ |
450,0 ιημ |
Lactose |
|
|
Retentat |
90,0 |
89,1 |
Gesamttrockensubstanz |
36,1 |
29,9 |
Gesamtstickstoffgehalt |
47 |
47 |
Lactose |
|
|
Käse |
203,2 |
187,3 |
Gesamttrockensubstanz |
123,6 |
109,7 |
Gewicht an Käse erhalten aus 100g |
63,6 |
63,6 |
Retentat |
|
|
Abtropfen, % |
254,2 |
252,4 |
organoleptische Qualität der Käse |
71g |
58 g |
|
|
29 |
42 |
sehr schlecht |
sehr schlecht |
hygienische Qualität
Alle F abrisse sind in g/1000 g ausgedrückt.
scharfer und saurer Geschmack, der für
einen hohen Gehalt an nicht verbrauchter Lactose charakteristisch ist
zweifelhaft zweifelhaft
Anwesenheit von verdächtigen Aufblähungen