DE2424031A1 - Verfahren zur herstellung proteinhaltiger nahrungsmittel, insbesondere von kaese - Google Patents

Verfahren zur herstellung proteinhaltiger nahrungsmittel, insbesondere von kaese

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Description

Dipl.-lng. H. MITSCHERLICH 8 MÖNCHEN
Di ρ I.-I ng. K. GU NSC H MAN H steinsdorfstraße
Dr. rer. not. W. KÖRBER »pen]·»«« DiPL-In9-J1SCHMIDT-EVERS
PATENTANWÄLTE 2424031
17. Mai 1974·
CLAUDEL S.A.
14-, Rue de I1 Industrie
Courbevoie, Hauts-de-Seine
Frankreich
Patentanme!dung
Verfahren zur Herstellung proteinhaltiger Nahrungsmittel, insbesondere von Käse
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung proteinhaltiger Wahrungsmittel, insbesondere von Käse.
Die traditionellen Verfahren zur Herstellung von Käse beruhen im allgemeinen auf einer Folge unterschiedlicher Schritte, von denen der erste die Herstellung von Dickmilch ist. Bei diesem Verfahrensschritt wird das in der Milch enthaltene Kasein durch Einwirkung e.ines Enzyms oder eines enzymatischen Systems, etwa von Lab, oder durch eine durch Zugabe von Milchfermenten herbeigeführte biologische Säuerung zum Gerinnen gebracht; die Säuerung
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kann getrennt erfolgen, kann aber auch mit der Wirkung des Lab kombiniert werden. Je nach dem Mengenverhältnis von Lab und Fermenten, das angehalten wird, unterscheidet man Dickmilch mit Lab-Charakter und Dickmilch mit Milchsäurecharakter, und in Zwischenstufen entstehen Dickmilchsorten mit teils Lab-, teils MilchsäureCharakter. Die Gerinnung, bei der das Kasein aus dem kolloidalen Zustand in einen Zustand der Ausfällung überführt wird, führt gleichzeitig zu der Entstehung einer als Serum oder Molke bezeichneten Flüssigkeit, die die wasserlöslichen Substanzen mitführt, also die Serumproteine (z.B. das Milcheiweiß), die Lactose, nicht komplexe Mineralsalze usw., und die mehr oder weniger schnell und mehr oder weniger plötzlich ausgeschieden wird.
Die Trennung der flüssigen von der ausgefällten Phase wird während des als Entwässerung bezeichneten Vorgangs vollzogen oder vollendet; während dieses Vorgang gibt die zuvor zerschnittene und auf einer Unterlage ausgebreitete oder in Formen gebrachte Dickmilch das Serum ab. Das Schneiden der Dickmilch ist ein wichtiger Verfahrensschritt, denn durch Vergrössern der Synäreseflache kann die Entwässerungsgeschwindigkeit eingestellt werden und diese Geschwindigkeit ist zu einem Teil verantwortlich für die chemische Zusammensetzung der Dickmilch. Eine Dickmilch mit vorherrschendem Lab-Charater entwässert nämlich zu schnell, wobei das Serum unter dem Einfluß der Milchsäurefermente nicht ausreichend angesäuert werden kann, um die mit dem Kasein verbundenen Mineralstoffe mitnehmen zu können. Eine derartige Dickmilch ist nur geringfügig "entmineralisiert" und ihre weitere Entwicklung führt zu gekochten oder festen Käsesorten. Demgegenüber entstehen aus Dickmilch mit vorherrschendem MiIchsäurecharakter, bei der die Entwässerung so langsam erfolgt, daß das
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Serum alle Mineralstoffe löst und mitführt und die stark entmineralisiert ist, insbesondere Frischkäsearten. Natürlich gibt es noch eine ganze Folge von Dickmilcharten, deren Zusammensetzung zwischen denen der genannten Typen liegt und die daher weiche bis halbfeste Käsearten liefern.
Bei den üblichen Verfahren zur Käseherstellung stellt die Entwässerung einen ziemlich lange Zeit in Anspruch nehmenden Vorgang dar, der sowohl besonders für diesen Zweck bereitgehaltene große Produktionsräume erfordert als auch überwiegende Handarbeit. Ausserdem werden, wie wir gesehen haben, Käsearten vom Typ der "Frischkäse" aus Dickmilcharten mit MiIchsäureCharakter hergestellt, Milcharten also, die das Serum nur sehr langsam abgeben. Die Entwässerung erfolgt im allgemeinen in Säcken oder besser durch Zentrifugieren, d.h. mit großem Personalbedarf oder mit zusätzlichen Apparaten.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile zu beseitigen; sie sieht daher ein Verfahren zur Herstellung proteinhaltiger Nahrungsmittel, insbesondere von Käse, vor, das dadurch gekennzeichnet ist, daß die Gerinnung der gerinnungsfähigen Proteinbestandteile einer Milch herbeigeführt wird, daß· die gewonnene Dickmilch auf mindestens einer semipermeablen Membran ultrafiltriert wird, und daß eine konzentrierte Dickmilch entnommen wird, deren Trockenmassegehalt und deren Gewichtsverhältnis von Proteinen zu proteinfreier Substanz praktisch gleich demjenigen des Fertigprodukts ist.
Unter Milch soll einerseits eine -Milch tierischen Ursprungs verstanden werden, beispielsweise Kuhmilch, Ziegenmilch, Schafmilch, Büffelmilch, Zebumilch, Stutenmilch, Eselinnen-
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milch, Kamelmilch usw.. Bei dieser Milch kann es sich um Milch im ursprünglichen, natürlichen Zustand handeln, um standardisierte und/oder homogenisierte Milch, um eine wiederhergestellte Milch, um eine entrahmte Milch oder schließlich um eine Milch, die den üblichen technologischen Verfahren der Milchwirtschaft unterworfen ist, wie der Pasteurisierung, der üblichen Sterilisierung oder der Sterilisierung durch Ultrahocherhitzung oder durch Ultrahochkurzzeiterhitzung. Der Ausdruck Milch soll aber auch auf Substanzen angewendet werden, die allgemein als "Pflanzenmilch" bezeichnet werden, d.h. auf einen Extrakt aus behandelten oder unbehandelten pflanzlichen Materialien, also etwa von Leguminosen (Sojabohnen, Kichererbsen, Linsen usw.) oderölhaltigen Pflanzen (z.B. Raps, Sesam, Baumwolle), auf einen Extrakt, der Proteine in Lösung oder in kolloidaler Suspension enthält und die nach den oben angegebenen üblichen Verfahren durch chemische und/oder Wärmeeinwirkung zum Gerinnen gebracht werden können. Diese Pflanzenmiclharten können den gleichen Wärmebehandlungen unterworfen worden sein wie die Tiermilcharten. Sie können aber auch Behandlungen erfahren wie Entfärbung, Desodorierung oder Behandlungen zur Beseitigung eines unerwünschten Geschmacks. Schließlich sollen unter "Milch" auch Mischungen von Tier- und PflanzenmiIcharten verstanden werden können, wobei jede Milchart zuvor einer der oben angeführten Behandlungen unterworfen worden sein kann. Als konzentrierte Dickmilch wird die "zurückgehaltene" Fraktion bezeichnet, die nicht durch die semipermeable Membran hindurchtritt und die daher die Bestandteile mit hohem Molekulargewicht, insbesondere die Proteine enthält. Schließlich soll unter dem Endprodukt das für die Weiterbehandlung fertiggestellte Erzeugnis verstanden werden, was keineswegs bedeutet, daß dieses Erzeugnis nicht noch zusätzliche technologische
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Behandlungen erfahren kann, beispielsweise eine Anreicherung mit Fettbestandtexlen, eine Aromatisierung oder eine Färbung, oder bei der Herstellung einer Käseart eine weitergehende Behandlung wie z.B. eine Reifung und/oder Veredelung..
Die Erscheinungen der Gerinnung durch Lab oder biologische Säuerung sind bereits eingangs behandelt worden; sie sind der Fachwelt vollständig vertraut und werden hier nicht besonders beschrieben. Die Gerinnung kann auch auf chemischem Wege herbeigeführt werden, etwa durch Zufügen von Metallkationen oder einer anorganischen Säure, etwa von Salzsäure, oder einer organischen Säure, wie Ameisensäure oder Milchsäure, oder, in gewissen Grenzen, auch durch Erwärmen, wobei aber eine zu starke oder zu langdauernde Erhitzung für die Proteine schädlich ist. Die Gerinnung kann schließlich auch durch eine beliebige Kombination der angegebenen Möglichkeiten herbeigeführt werden.
Die Ultrafiltration stellt eine Technik dar, bei der die Bestandteile eines Gemischs in Abhängigkeit von ihren Molekulargewichten getrennt werden. Zu diesem Zweck wird die zu behandelnde Mischung unter Anwendung eines ausreichenden Drucks auf eine semipermeable Membran gegeben, die die Bestandteile mit niedrigem Molekulargewicht verhältnismässig leicht hindurchtreten läßt, während die Bestandteile mit hohem Molekulargewicht zurückgehalten werden. Man muß unbedingt unter Turbulenzverhältnissen arbeiten, um Polarisationserscheinungen im Bereich der Membran, die die. Effektivität des Vorgangs nachteilig beeinflussen würden, auszuschalten. Die Selektivität dieser Membran, auch als "Trennzone" bezeichnet (mittleres niedrigstes Molekulargewicht der zurückgehaltenen Substanzen) hängt offensichtlich von deren chemischem und/oder physikalischem Aufbau
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ab. Die handelsüblichen Membranen bestehen normalerweise aus Zelluloseacetat, Polyvinylchlorid oder Polyacrylnitril.
Im Falle des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Dickmilch auf eine Membran gegeben, die derart ausgebildet ist, daß die Proteine vollständig zurückgehalten werden, zum Unterschied von den proteinfreien Substanzen. Arbeitsdruck und -temperatur sind der mechanischen Festigkeit der Membran oder der gesamten Membranhalterung angepaßt. Im allgemeinen liegt der Druck zwischen 1 und 60 at und die Temperatur zwischen 0 und 700C. Um die Unversehrtheit und die Eigenschaften der Dickmilch nicht zu beeinträchtigen, beschränkt man sich auf Temperaturen zi
Druck zwischen 1 und 20 at.
man sich auf Temperaturen zwischen 5 und 300C und hält den
Um dem Endprodukt bestimmte Eigenschaften zu verleihen, kann das erfindungsgemäße Verfahren durch verschiedene zusätzliche und wahlweise auszuführende Verfahrensschrxtte ergänzt werden, beispielsweise eine Veränderung der Ausgangs· milch durch beliebige fachübliche Maßnahmen, beispielsweise durch Hinzufügen von Proteinen oder durch Homogenisieren oder Egalisierung, Die Dickmilch selbst kann ebenfalls homogenisiert oder egalisiert werden. Man kann sie verarbeiten wie sie ist oder sie, beispielsweise durch Gefriertrocknen, in Pulverform überführen. Man kann Fettbestandteile, Aroma- und Duftstoffe, Gewürze und/oder Farbstoffe hinzufügen oder eine Vermehrung von oder eine Impfung mit Mikroorganismen vornehmen, die geeignet sind, einen bestimmten Geruch und/oder eine Veränderung der Struktur während der Reifung und/oder der Veredelung herbeizuführen.
Bei der Ausübung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist ein "Ultrafiltrationsmodul" zu verwenden, der normalerweise eine große Zahl von Membranen enthält, die hintereinander
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und parallel auf Halterungen angebracht sind, die aus nebeneinander in regelmässigem Abstand angebrachten gelochten Platten o.der aus gebündelten gelochten Röhren bestehen. Derartige Ultrafiltrationsmoduln sind im Handel für chemischen Industriebedarf erhältlich. Diese Moduln können in verschiedener Weise benutzt werden. Bei einer ersten, diskontinuierlichen Benutzungsweise wird eine Dickmilchcharge ultrafiltriert, die konzentrierte Di ckmilch abgenommen und am Ende des Vorgangs wieder in den Ultrafiltrationsmodul eingeführt. Dieser Vorgang wird so lange wiederholt, bis die konzentrierte Dickmilch die gewünschte Zusammensetzung hat. Eine andere, halbkontinuierliche Arbeitsweise sieht vor, ebenfalls mit einer Charge zu arbeiten, die gebildete konzentrierte Dickmilch aber kontinuierlich mit Hilfe der Wanne zurückzuführen, die ursprünglich die Ausgangscharge der Dickmilch enthalten hat. Vorzugsweise wird an einer gegebenen Dickmilch und unter im übrigen gleichgehaltenen Bedingungen ein für alle Male die Entwicklung der Eigenschaften und Zusammensetzung in Abhängigkeit von der Zeit kontrolliert, wodurch im eigentlichen Produktionsgang eine geeignete konzentrierte ■ Dickmilch durch bloßes Einhalten der Dauer der Ultrafiltration gewonnen werden kann. Bei einer anderen, industriell •wichtigen, nämlich kontinuierlichen Arbeitsweise geht man von einer Gruppe von unter sich gleichen oder unterschiedlichen Moduln aus, die hintereinander geschaltet sind und so viele Einheiten umfassen wie zur Herstellung der verlangten konzentrierten Dickmilch erforderlich sind.
Bei einer speziellen, erfindungsgemäßen Verfahrensweise wird eine Dickmilch durch Gerinnung mittels Milchsäurefermenten und Spuren von Lab aus einer entrahmten Milch hergestellt, die ungefähr 9 % Trockensubstanz enthält und ein Protein/Lactose-Verhältnis von ungefähr 0,7 besitzt.
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Nach 12 bis 36 Stunden Aufrechterhaltung von 15 bis 25°C ergibt sich eine Dickmilch mit MiIchsäureCharakter von niedriger Viskosität, die daher ohne Schwierigkeiten pumpbar ist und in einen Ultrafiltrationsmodul überführt werden kann. Die Ultrafiltration kann bei einem Druck zwischen 1 und 20 at erfolgen, aber am besten bei 10 at, bei einem Durchsatz von grössenordnungsmässig 4000 bis 5 000 Liter je Stunde und Quadratmeter Membranfläche, wobei die Temperatur zwischen 5 und 30 C gehalten wird, vorzugsweise aber bei 200C. Diese Verfahrensweise bedeutet einen großen Vorteil gegenüber der üblichen Entwässerung; die Serumproteine, die normalerweise mit der Molke weggeführt werden, bleiben nämlich in der konzentrierten Dickmilch und erhöhen das Gesamtergebnis der Umwandlung von Milch in Käse um einen Betrag von ungefähr 12 %, bezogen auf das Endprodukt. Ausserdem ist festzustellen, daß trotz der scheinbaren relativen Viskositäten von Milch und Dickmilch, die letztere viel leichter ultrafiltriert wird, weil die für ein bestimmtes Volumen erforderliche Membranfläche um einen Faktor 3 bis H reduziert wird.
Bei dieser Arbeitsweise erhält man eine Dickmilch, deren Gehalt an Trockensubstanz zwischen 10 und 20 %, vorzugsweise zwischen 13 und 15 % liegt; diese Werte entsprechen einem Protein/Lactose-Verhältnis von 1,2 bis 1,6, Eine derart konzentrierte Dickmilch entspricht einem als solcher eßbaren Frischkäse, den man aber auch durch Zugabe von Fettsubstanzen, von Aroma- und Duftstoffen, von Gewürzen und/oder Farbstoffen noch verändern kann. Alle derartigen Produkte können, falls es für erforderlich gehalten wird, noch pasteurisiert oder sterilisiert werden.
Die nachfolgenden Beispiele erläutern die Ausübung des erfindungsgemäßen Verfahrens; im übrigen ist aber die Erfindung
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nicht auf die beschriebenen Ausführungsformen beschränkt.
Beispiel 1
In eine mit einem Auslaßrohr versehene Wanne von 400 1 Inhalt werden 300 1 entrahmte Milch mit 9 % Trockenmassegehalt nach vorheriger Pasteurisierung von 30 see bei 90 C in einem
3 Plattenpasteurisierungsgerät gegeben und 1,5 cm Lab 1/10 sowie 6 1 milchsaures mesophiles Treibmittel gegeben. Nach einer Ruhezeit von 24 Stunden bei einer Temperatur von 19°C erhält man eine ,Dickmilch mit einem unter 4,6 liegenden pH-Wert und bröckeliger Struktur. Dann schließt man über eine Druckpumpe (Marke PCM, Typ L 62 G) das Ausgangsrohr der Wanne an den Eingang eines Ultrafiltrationsmoduls (Marke ABCOR, Typ UF 44 S) mit·zwanzig Membranen aus Zelluloseacetat
von je 0,2 m Oberfläche an; die Membranen sind in gelochte Zylinder gelegt. Die zwanzig Membranen sind in zwei, parallel beschickte Gruppen von je zehn Membranen unterteilt. Mit Hilfe der Pumpe wird die Dickmilch .mit einem Durchsatz von 16 000 1/Std. abgegeben, und die konzentrierte Dickmilch wird nach Maßgabe ihrer Konzentration in die Wanne zurückgeführt. Alle Vorgänge gehen bei der Temperatur des Materials vor sich, d.h. bei etwa 200C. Nach einer Arbeitszeit von 1 Std, 15 Min. wird die Anlage angehalten und in der Wanne befindet sich dann ein Produkt, das einen Trockenmassegehalt von 13 % und ein Protein/Lactose-Verhältnis von 1,2 zeigt. Nach dem Kühlen auf 100C ergibt sich eine geschmeidige Masse, die als Magerquark verzehrt werden kann. Die Struktur ist . homogen und glatt und eine weitere Homogenisierung oder Glättung ist nicht erforderlich.
Beispiel 2
100 kg nach dem einen in Beispiel 1 dargestellten Verfahren
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produzierter konzentrierter Dickmilch von 13 % Trockenmassegehalt werden 18 kg Sahne mit 5 00 g Fettbestandteilen je Kilogramm und einem Gehalt an fettfreier Trockenmasse von 4,5 % hinzugefügt. Nach der Homogenisierung ergibt sich ein Gemisch mit einem Gesamtgehalt an Trockenmasse von 19,3 % und einem Gewichtsverhältnis von Fettmasse zu fettfreier Masse von 40 %. Dieses Gemisch stellt einen in dieser Form eßbaren Frischkäse dar, dem noch frische oder getrocknete Petersilie, gestoßener Knoblauch, Pfeffer und/oder Salz hinzugefügt werden können,
Patentansprüche:
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Claims (13)

  1. Pat entansprüche :
    Verfahren zur Herstellung proteinhaltiger Nahrungsmittel, insbesondere von Käse,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Gerinnung der gerinnungsfähigen PrοteinbestandteiIe einer Milch herbeigeführt
    wird, daß die gewonnene Dickmilch auf mindestens einer semipermeableη Membran ultrafiltriert wird, und daß
    eine konzentrierte Dickmilch entnommen wird, deren Trockenmassegehalt und deren Gewichtsverhältnis von Proteinen zu proteinfreier Substanz praktisch gleich demjenigen des Fertigprodukts ist.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Milch eine entrahmte Milch verwendet wird.
  3. 3, Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Milch zuvor einer Wärmebehandlung unterworfen wird.
  4. . Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Milch eine Tiermilch verwendet wird.
  5. 5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
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    die Dickmilch durch Ultrafiltration bei einem zwischen 1 und 20 at liegenden Druck ultrafiltriert wird.
  6. 6, Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dickmilch bei einer zwischei
    Temperatur ultrafiltriert wird.
    die Dickmilch bei einer zwischen 5 und 30°C liegenden
  7. 7, Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine konzentrierte Dickmilch mit einem Trockenmassegehalt von 10 bis 20 % entnommen wird.
  8. 8, Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dickmilch vor der Ultrafiltrationsbehandlung homogenisiert oder geglättet wird.
  9. 9, Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die konzentrierte Dickmilch homogenisiert oder geglättet wird.
  10. 10. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die konzentrierte Dickmilch pasteurisiert oder sterilisiert wird.
  11. 11, Verfahrennach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die konzentrierte Dickmilch durch Zugabe von Fettstoffen, Aroma- oder Duftstoffen, Gewürzen und/oder Farbstoffen
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    verändert wird.
  12. 12, Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die konzentrierte Dickmilch geformt wird und anschliessend nach Impfung mit Mikroorganismen oder ohne Impfung einem Reifeprozeß unterworfen wird.
  13. 13. Konzentrierte Dickmilch, hergestellt nach einem der vorhergehenden Patentansprüche.
    Der Patentanwalt
    409382/0752
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