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Die zurückgehaltene Fraktion, deren Proteingehalt merklich erhöht
ist, wird aufgefangen. Die andere, üblicherweise als durch die Membran hindurchgetretene
Fraktion bezeichnete Fraktion, stellt eine wäßrige Lösung mit Substanzen von verhältnismäßig
niedrigerem Molekulargewicht dar und enthält beispielsweise Lactose, Mineralsalze
und bestimmte stickstoffhaltige Substanzen. Je nach dem gewünschten Grad der Proteinanreicherung
in der zurückgehaltenen Fraktion kann man die Ultrafiltration einmal
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oder mehrmals nacheinander durchführen, wobei man entweder in der
von der Milch durchlaufenen Bahn eine ausreichende Anzahl semipermeabler Membranen
anordnet oder indem man die Milch das Ultrafiltrationsgerät genügend oft durchlaufen
läßt.
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Obwohl die Ultrafiltration mit Vollmilch durchgeführt werden kann,
wird im allgemeinen die Verwendung von entrahmter Milch bevorzugt, um hierdurch
einer etwaigen Verschlammung der semipermeablen Membranen vorzubeugen.
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Die Milch wird mit der oder den semipermeablen Membranen in Berührung
gebracht; die Verarbeitung erfolgt unter Druck und vorzugsweise in turbulenter Strömung,
um Polarisationserscheinungen auszuschalten, die den Wirkungsgrad der Arbeitsweise
beeinträchtigen. Die Temperatur der der Ultrafiltration zugeführten Milch ist nicht
kritisch, solange sie mit den Erfordernissen der Milchviskosität vereinbar bleibt
und soweit sie nicht die Unversehrtheit des zu behandelnden Produkts oder der semipermeablen
Membranen beeinträchtigt. Diese Temperatur kann je nach der Anfangsviskosität auf
einen Wert zwischen 2 und 70" C eingestellt werden und kann allmählich in Abhängigkeit
von der Viskositätszunahme des Produkts erhöht werden.
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Wenn das flüssige Produkt durch Ultrafiltration von entrahmter Milch
gewonnen ist, wird ihm nötigenfalls die erforderliche Menge eßbarer Fettsubstanzen
zugefügt. Diese Fettsubstanzen können tierischen Ursprungs sein (beispielsweise
Milchsahne oder Butterfett) oder pflanzlichen Ursprungs (beispielsweise Erdnußöl).
Die erforderliche Menge Fettsubstanz, die entsprechend der Art des herzustellenden
Käses gewählt wird, kann beispielsweise etwa 45 bis 50 Gewichtsprozent der gesamten
Trockenmasse des Käses ausmachen.
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Das flüssige Produkt, das in der nachfolgenden Beschreibung als »ultrafiltrierte
Milch« bezeichnet werden soll, wird dann auf eine als Gerinnungstemperatur bezeichnete
Temperatur erwärmt, die zwischen etwa 25 und 50° C liegen kann, anschließend mit
Hilfe geeigneter Milchfermente geimpft und dann mit Lab versetzt. Derartige Fermente
sind dem Fachmann bekannt und brauchen hier nicht im einzelnen angeführt zu werden.
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Gemäß einer Variante des Verfahrens kann man die ultrafiltrierte
Milch vor ihrer Erwärmung auf Gerinnungstemperatur impfen.
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Die geimpfte und auf geeignete Temperatur erwärmte ultrafiltrierte
Milch wird dann mit Lab versetzt und in ein vertikal stehendes Gefäß gefüllt. Dieses
vertikal stehende Gefäß kann einen gleichbleibenden Querschnitt besitzen, der ungefähr
gleich demjenigen des herzustellenden Käses ist, und das Gefäßvolumen entspricht
vorzugsweise einem Vielfachen des Volumens jedes Abschnitts, den man einzeln abzunehmen
wünscht. Die Querschnittsform ist beliebig; sie kann rund, elliptisch oder vieleckig
sein, je nach der Gestalt des herzustellenden Käses. Dann wird in das Gefäß eine
Menge des flüssigen Produkts eingefüllt, und diese Menge, in Gewichtsgrößen ausgedrückt,
ist vorzugsweise gleich einem Vielfachen des Gewichts jedes der genannten Einzelabschnitte;
anschließend wird der Zustrom unterbrochen und die Charge bleibt während einer so
langen Zeitspanne in Ruhe als zur Gerinnung und Bildung einer zusammenhängenden
Masse erforderlich ist. Unter »zusammenhängender Masse« soll eine geronnene Masse
verstanden sein, deren Konsistenz und Zusammenhalt ausreichen, um sie im Inneren
des Gefäßes unter der Wirkung einer Druckkraft verschieben zu können, die gleichförmig
an ihrer Unterseite einwirkt, sie abschneiden und anschließend handhaben zu können,
ohne die Unversehrtheit des Koagulums zu beeinträchtigen. Konsistenz und Zusammenhalt
dieser Masse hängen ebenfalls von dem Gehalt der ultrafiltrierten Milch an fettfreier
Trockenmasse ab.
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Bezüglich der praktischen Durchführung des Verfahrens ist folgendes
zu bemerken. Hat die geronnene Charge die richtige Konsistenz und den ausreichenden
Zusammenhalt erreicht, was je nach den Kennwerten des Produkts und insbesondere
je nach dem Gehalt an fettfreier Trockenmasse in etwa 10 bis 40 Minuten nach dem
Zusatz von Lab zu der ultrafiltrierten Milch der Fall ist, dann wird sie langsam
in dem Gefäß aufwärtsgedrückt, indem man an der Unterseite der Charge eine über
die Fläche gleichmäßig verteilte mechanische Kraft wirken läßt. Diese Kraft kann
mit beliebigen bekannten Mitteln ausgeübt werden, die zur Durchführung dieses Vorgangs
geeignet sind, beispielsweise mittels eines Kolbens, der mechanisch, hydraulisch
oder pneumatisch angetrieben wird.
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Die geronnene Masse wird unter der Wirkung des Kolbens in dem Gerinnungsgefäß
verschoben. Sie tritt nach und nach über den oberen Rand des Gerinnungsgefäßes hinaus,
und sobald die Masse eine vorgegebene Höhe über dem Rand erreicht hat, wird sie
durch Schnitte, die an der Oberkante des besagten Gefäßes in vorgegebener Höhe geführt
werden, in einheitliche Gelabschnitte, die jeweils dem Käse entsprechen, zerschnitten.
Die Stärke der Abschnitte ergibt sich aus der Frequenz der Schnittführung und der
vertikalen Translationsgeschwindigkeit der geronnenen Gelmasse. Die Schneidvorrichtung
kann von einer die Höhe der aus dem Gefäß heraustretenden Gelmasse ermittelnden
Meßvorrichtung gesteuert werden, beispielsweise von einem Taster oder einer fotoelektrischen
Zelle.
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Die einzelnen Gelabschnitte werden danach zerschnitten. Zu diesem
Zweck werden die abgetrennten Abschnitte vorzugsweise in geeignete Formen aufgenommen,
wo sie während des als »Zerschneiden« bezeichneten Verfahrensschritts in reproduzierbarer
Weise zerkleinert werden. Bei diesem Vorgang werden miteinander übereinstimmende
Stücke hergestellt. So werden z. B. mit Messern und bzw. oder Drähten, die in drei
aufeinander senkrecht stehenden Richtungen geführt werden, Gelwürfel geschnitten,
die alle den gleichen Rauminhalt haben, abgesehen vielleicht von den »Randwürfeln«.
Je nach der Stärke der zu zerkleinernden Abschnitte kann es sich als überflüssig
erweisen, einen Schnitt in Dickenrichtung zu führen.
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Die zerkleinerten Abschnitte werden dann entwässert, wobei sie bis
zu 70 Gew.-% Wasser verlieren, und kleben dann wieder zusammen. Wegen dieses Verlustes
muß der Ausdruck »zum Erhalt eines Käses erforderlichen Volumens« interpretiert
werden. Beispielsweise muß man Abschnitte von 800 g Gewicht abtrennen und dann zerkleinern,
um einen Käse von 300 g zu erhalten, wenn die Entwässerung sich in einem Gewichtsverlust
von 62,5% Serum ausdrückt.
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Nach einer anderen Variante werden die Abschnitte auf eine ebene
Unterlage gesetzt, dann auf dieser Unterlage »zerkleinert« und erst nach einer anfänglichen
Entwässerung in Formen gebracht, bevor
das Milchgel wieder zusammenhaftet.
Eine interessante Ausführungsweise dieser Variante besteht in der Verwendung eines
Förderers, der die Abschnitte aufnimmt, sie unter eine geeignete Zerkleinerungsvorrichtung
fördert und sie dann durch einen Trichter in eine Einzelform schüttet.
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Die in der Form befindliche eingedickte Milch macht dann die üblichen
Verfahrensschritte der Käseherstellung durch, nämlich Säuerung, Impfung, Reifung,
Reinigung.
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Das erfindungsgemäße Verfahren: läßt sich mit Hilfe von einem oder
mehreren Gerinnungsgefäßen ausüben, die chargenweise mit ultrafiltrierter, geimpfter
Milch beschickt werden und diskontinuierlich Gelabschnitte liefern. Jedoch ist das
Verfahren besonders vorteilhaft auch für eine kontinuierliche Herstellung von Dickmilchabschnitten
aufgrund eines - ununterbrochenen Zustroms von ultrafiltrierter Milch geeignet,
wobei mehrere Gerinnungsgefäße verwendet werden, die in bestimmter Reihenfolge beschickt
werden und arbeiten.
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Zwar ist in der einleitend erwähnten DE-OS 2035534, welche die Behandlung
von Milch mittels Ultrafiltration beschreibt, die Verarbeitung von ultrafiltrierter
Milch zu Käse beiläufig angeführt. Das bei diesem bekannten Verfahren verarbeitete-
Milchprodukt ist jedoch durch eine Ultrafiltration gewonnen worden, die bis an die
maximal mögliche Grenze, d. h.
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bis zum Erreichen des höchstmöglichen Gehalts an fettfreier Trockenmasse,
also nach Art einer »totalen« Ultrafiltration betrieben wurde. Demzufolge weist
das der Käsezubereitung zugeführte Konzentrat praktisch bereits die Zusammensetzung
des gewünschten Käses auf und wird in der DE-OS folgerichtig als »abgetropfter Käse«
bzw. »flüssiger Vorkäse« bezeichnet.
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Der aus einem solchen Produkt erzeugte Käse ist in bezug auf seine
Zusammensetzung nicht mehr steuerbar und wegen der schon weitestgehend erfolgten
Entwässerung schlecht trennbar. Demgegenüber werden nach der Lehre der vorliegenden
Erfindung Milchkonzentrate verarbeitet, die durch eine nur partielle Ultrafiltration
gewonnen werden, nämlich durch eine solche, die nur bis zum Erreichen eines Trockenmassegehalts
von 18 Gew. % betrieben wird. Eine derartige Masse weist nicht schon die Zusammensetzung
des gewünschten Käses auf. Sie bedarf der Entwässerung, kann in ihrer Zusammensetzung
variiert und eingestellt werden, ist leicht in Abschnitte trennbar und bei ihrer
Verarbeitung werden einzelne Käsegrößen in entsprechender Portionierung erhalten,
wobei eine außerordentlich geringe Streubreite des fertigen Käses erzielt wird.
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Auch das in der DE-AS 1087399 beschriebene Verfahren nebst Vorrichtungj
das die Herstellung von portioniertem Käse betrifft, hat die hier offenbarte Erfindung
nicht nahegelegt. Bei diesem bekannten Verfahren wird nicht, wie im vorliegenden
Fall, ein durch Ultrafiltration hergestelltes, an Proteinen angereichertes, homogenes
Milchprodukt, sondern ein durch Gerinnen normaler Milch gewonnenes inhomogenes Gemisch
aus Käsebruch und Molke als Ausgangsmaterial verwendet. Beim bekannten Verfahren
müssen daher Apparateelemente, welche die Abtrennung der Molke ermöglichen, benutzt
werden. Als solche dienen zu Rohrbündeln zusammengefaßte, mit Löchern versehene
Formrohre, die in ein schräg nach unten gelagertes Mantelrohr, das in Rotation versetzt
wird, eingebaut sind. Während dieser Rotation rutscht neben der Molke auch die verdichtete
Käsemasse in den Formrohren nach unten und wird nach dem Austritt aus dem Formrohrende
in Scheiben geschnitten.
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Das vorliegende, ein anderes- Arbeitsprinzip anwendende Verfahren
kommt ohne diese komplizierte und deshalb störanfällige, energie- und arbeifsaufwendige
Vorrichtung aus, kann demgegenüber sogar noch die Gerinnungsoperation in seinen
Ablauf einbeziehen und liefert Erzeugnisse mit den obenerwähnten überlegenen Eigenschaften.
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Beispiel Es werden Koagulum-Abschnitte aus 14,11 auf 14% fettfreie
Trockensubstanz angereicherter Milch hergestellt, entnommen von 1411 der gleichen
Milch, die durch Ultrafiltration von 350 1 entrahmter Milch mit 9% fettfreier Trockenmasse
hergestellt wird. Die Trockenmasse der Ausgangsmilch setzt sich wie folgt zusammen:
Lactose 5,0% Mineralsalze 0,7% Casein 2,6% lösliche Proteine 0,7% Die Behandlung
erfolgt mit Hilfe einer Anlage, in der zehn Ultrafiltrations-Untergruppen hintereinandergeschaltet
sind; jede Untergruppe weist fünf poröse Scheiben auf, die parallelgeschaltet sind
und auf ihren beiden Seiten eine semipermeable Membran mit einer Oberfläche von
0,1 m2 tragen. Die Gesamtflächen der Membranen der Ultrafiltrationsanlage betragen
10 m2. Die entrahme Milch wird mit einem Durchsatz von 170 1/min in die Ultrafiltrationsanlage
eingeführt, so daß passende Turbulenzverhältnisse entstehen, und über einen Pufferbehälter
in der Anlage umgewälzt. Nach 2,5 Stunden Behandlungszeit werden 141 1 einer ultrafiltrierten
Milch mit 14% fettfreier Trockenmasse abgezogen. Davon werden 14,1 1 entnommen,
denen 2,1 l einer Sahne mit 410 g Fettgehalt je Liter zugesetzt werden. Die Mischung
wird in einem Plattenerhitzer auf 35° C erwärmt, dann werden 320 cm3 einer Bakterienkultur
aus Streptococcus lactus, Streptococcus cremoris, Leuconostoc citrovorum und Streptococcus
diacetylactis und 3,2 cm3 eines Labs in der Verdünnung 1/10000 hinzugefügt. Nach
inniger Durchmischung wird das Ganze in ein vertikal stehendes Gefäß von 14,4 cm
Innendurchmesser und 101 an Nutzhöhe gegeben. Die Verfestigungdauer beträgt 20 min,
dann wird auf die Unterseite des Gefäßes ein gleichförmiger Druck ausgeübt, und
man schneidet Koagulum-Abschnitte mit Hilfe einer neigbaren hin- und hergehenden
Rakeleinrichtung ab, die in einer Höhe von ungefähr 25 cm über der Oberkante des
Gefäßes zurückläuft. Der Druck wird in der Weise ausgeübt, daß man bei einem Zeitintervall
von 10 sec zwischen jedem Schnitt einen Abschnitt von 5,5 cm Höhe erhält, was einem
Rauminhalt von 900 ml entspricht, so daß das Gefäß insgesamt 18 Abschnitte liefert.
Jeder Abschnitt wird mit Hilfe der schrägstehenden Rakelvorrichtung auf einem Förderband
abgelegt. Das »Schneiden« in Stücke von ungefähr 3 x 3 cm erfolgt mit Hilfe von
vier Messern abwechselnd in Richtung des Förderbandvorschubs, dann in Richtung senkrecht
dazu. Danach wird geformt: jeder zerkleinerte Abschnitt wird in einen Trichter gegeben,
unter dem sich eine Form befindet.
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Die Entwässerung dauert etwa 20 bis 24 Stunden, während welcher Zeit
das Gel verklebt; anschließend erfolgt die Käseherstellung in üblicher Weise.