DE2932767A1

DE2932767A1 - Verfahren zur herstellung eines halb-harten kaeses

Info

Publication number: DE2932767A1
Application number: DE19792932767
Authority: DE
Inventors: Rudolf De Boer; Paulus F C Nooy; Johannus E Schaap
Original assignee: STICHTING BEDRIJVEN VAN HET
Current assignee: STICHTING BEDRIJVEN VAN HET
Priority date: 1978-08-14
Filing date: 1979-08-13
Publication date: 1980-02-28
Also published as: FR2433304A1; NL7808432A; US4355048A; NZ191296A; DE2932767C2; NL190690C; FR2433304B1; NL190690B

Description

PATENTANWÄLTE

Dlpl.-lng. P. WIRTH · Dr. V. SCHMIED-KOWARZIK Dlpl.-lng. G. DANNENBERG · Dr. P. WEINHOLD ■ Dr. D. GUDEL

335024 SIEGFniEDSTBASSE

TELEFON: CO₈₉J ^^ _{8000 MDNCHEN}

SK/SK

BO 26.032/MdR/lvL

Stichting Bedrijven van het Nederlands Instituut voor Zuivelonderzoek Kernhemseweg 2
Ede / Holland

Verfahren zur Herstellung eines halb-harten Käses

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Bei der Herstellung von Käse nach üblichen Verfahren geht ein Teil des Milchproteins in der während der Käseherstellung abgezogenen Molke verloren.Wenn die Molkeproteine durch Denaturierung unlöslich gemacht worden sind, z.B. durch übermäßige Wärmebehandlung der Milch, können sie in den Käse absorbiert werden. Auf diese Weise werden Jedoch die organoleptischen Eigenschaften des Käses sehr stark in negativem Sinn beeinflußt. Um äie Proteinverluste ohne De-

,0 naturierung der Molkeproteine zu verringern, sollte die Käse herstellung so eingerichtet werden, daß nur wenig oder gar keine Molke abgezogen zu werden braucht. Um einen Käse der gewünschten Zusammensetzung zu erhalten, sollte in jedem Fall ein Teil des Serums von der ursprünglichen Milch entfernt werden. Im Prinzip ist die Ultrafiltration ein Verfahren, das zu diesem Zweck mit Vorteil angewendet werden kann.

Die HoIl. Patentanmeldung 70 10656 beschreibt die Anwendung der Ultrafiltration bei der Herstellung von Camembert, einem Weichmase mit einem Feuchtigkeitsgehalt von etwa 55 %· Nach dieser Patentanmeldung sollte das Proteinkonzentration in der verwendeten Magermilch um einen Faktor von etwa 5 erhöht werden; Camembert kann aus einer Mischung eines Ultrafiltrationskonzentrates und Sahne hergestellt werden,

welcher die Molkeproteine fast quantitativ absorbiert sind.

Die deutsche Patentanmeldung 22 11 737 beschreibt eine Variante des obigen Verfahrens. Das aus der Magermilch nach Ultrafiltration (UF) und Diafiltration (DF) erhaltene Konzentrat wird durch Verdampfung bis zur gewünschten Zusammensetzung (16,2 % Protein, 4,0 % Lactose und 1,4 % Asche) konzentriert.

Um Probleme bezüglich der Struktur bei einem aus dem UF-Konzentration hergestellten Camembert zu vermeiden, schlägt die HoIl. Patentanmeldung 76 07821 die Verwendung von schleimbildenden Bakterien vor.

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f- J! -

Neuerdings wurde von Versuchen berichtet, durch welche eine andere Käseart als Camembert mit Hilfe der Ultrafiltration hergestellt wurde.

So wurde Feta-Käse aus einer auf Fett standardisierten Milch, die anschließend einer Ultrafiltration unterworfen wurde, hergestellt (Nord.Europ.MeJ.Tidsskr. (1977), (9), 304). Das Konzentrat enthielt 39,5 #*Feststoffe, 17,8 % Fett und 16,4 % Protein; es wurde eine Minute auf 77°C gehalten, um ein Ausschwitzen von Molke in den späteren Stufe zu verringern und die Käsestruktur zu beeinflussen. Nach Homogenisierung des Konzentrates wurde ein fast weißer Käse erhalten.

Die Herstellung von Herve-Käse mit Hilfe von Ultrafiltration wurde im Jahresbericht 1976 der Belgischen Rijkszuivelstation in Meile diskutiert. Mit einem Homogenisator wurde Butteröl im UF-Konzentrat von Magermilch verteilt; der Feststoffgehalt der Mischung lag zwischen 34,5 und 38,5 %· Der so erhaltene Käse hatte nicht den charakteristischen, scharfen Herve-Geschmack sondern einen leicht bitteren "Nachgeschmack".

Der Zusammensetzung der bisher in großtechnischem Maßstab mit Hilfe der Ultrafiltration hergestellten Käsearten (Camembert und Feta, beide mit einem Feuchtigkeitsgehalt von etwa 55 %) unterscheidet sich beträchtlich von der Zusammensetzung der halb-harten Arten, wie Gouda und Edamer (Feuchtigkeitsgehalt etwa 42 %). Bei der Herstellung der so beiden letztgenannten Arten sollte die Proteinkomponente jedoch nicht 5 Mal sondern etwa 9 Mal konzentriert sein.

Eine derartige Konzentration wird in der HoIl. Patentanmeldung 74 03735 vorgeschlagen. Die Anmeldung bezieht sich auf ein Verfahren zur Einstellung des Lactosegehaltes des Magermilchkonzentrates, um dieses zur Herstellung verschiedener Käsesorten, wie u.a. Gouda und Edamer, geeignet zu machen.

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Nach dem obigen Verfahren erfolgt die Konzentration mittels Ultrafiltration bis zum Erreichen eines spezifischen Prozentsatzes des ursprünglichen Volumens, worauf dem Konzentrat Wasser oder eine wässrige Salzlösung zugefügt und das verdünnte Konzentrat erneut einer Ultrafiltration unterworfe: wird. Dadurch kann der Lactosegehalt von 1,6 auf 5»1 % einge stellt werden. Gemäß den Beispielen könnte ein Konzentrat mit der folgenden Zusammensetzung erhalten werden:

32,8 % Nicht-Fett-Feststoffe, 27,8 % Protein, 2,3 9* Lactose und 2,7 96 Asche. Es ist Jedoch überraschend, daß keine Verfahrenstemperatur in dieser Anmeldung genannt wird, obgleich eine Ultrafiltration bei erhöhter Temperatur durchgeführt werden muß, um ein Konzentrat mit einem derartig hohen Proteingehalt zu erzielen. Aber selbst bei erhöhter Verfahrenstemperatur - 55⁰C am Ende des Verfahrens - erzielten Fachleute der Statens Fors^gsmejeri in Dänemark (226. Beretning) einen maximalen Prozentsatz von 25,9 an Feststoffen und 18,8 an Protein, und zwar mit einer neuen,

J₀ in dieser Anmeldung beschriebenen Vorrichtung. Die in dieser Anmeldung angegebenen Beispiele zeigen keine Herstellung von Käse und erwähnen nicht die hergestellte Käseart. Daher kann man den Wert dieser Beispiele bezweifeln. Die in der Anmeldung erwähnten 17 Arten von Käse unterscheiden sich eo stark in Zusammensetzung, Geruch, Geschmack, Konsistenz und ihrem Herstellungsverfahren, das zu ihren charakteristischen Merkmalen führt, daß es nicht möglich ist, von einer Käseherstellung im allgemeinen zu sprechen. Die Anmeldung gibt keinerlei Information bezüglich der Frage, ob mit der konzentrierten Magermilch halb-harte Käse, wie Gouda-und Edam-Sorten, tatsächlich hergestellt werden können.

In J.Diary Sc. 61 (1978) 701, gelang die Herstellung eines Cheddar-Käses mit Hilfe von Ultrafiltration; der im UF Konzentration notwendige Feststoffgehalt konnte Jedoch nur erhalten werden, indem ein getrocknetes UF Konzentrat einem flüssigen Konzentrat zugefügt wurde.

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Aus dem oben Gesagten geht hervor, daß verschiedene Probleme überwunden werden müssen, um zur Herstellung härterer Käsesorten mit Hilfe von Ultrafiltration in der Lage zu sein. Diese Probleme umfassen einmal das Erreichen des benötigten hohen Feststoffgehaltes (wobei viele Fachleute etwa 20 % Protein als maximal erreichbaren Prozentsatz ansehen) , und zum anderen beziehen sie sich auf die Eigenschaften des Endproduktes, nämlich des Käses.

Bei der Herstellung von Gouda und Edamer Käse muß aus Magermilch ein UF Konzentrat. erhalten werden, das 27 bis 28 % Protein, 1,8 bis 2,0 % Lactose und mindestens 31,5 % Feststoffe, d.h. einen hohen Proteingehalt und einen verhältnismäßig niedrigen Lactosegehalt, enthält. Bei einem niedrigeren Feststoffgehalt des Konzentrates wird die Konsistenz der z.B Gouda und Eüaiaer Sorten pastig; der Lactosegehalt ist für den gewünschten pH Wert äußerst wichtig und damit für die Struktur des Käses.

überraschenderweise wurde festgestellt, daß man mit dem erfindungsgemäßen Verfahren UF Konzentrate erhält, die den oben genannten Forderungen entsprechen und aus welchen halbharte Käsesorten, wie Gouda und Edamer, hergestellt werden können. Weiter ist überraschend, daß der mittels Ultrafiltration hergestellte Vollfett-Gouda eine Konsistenz zeigte, die mit der eines nach üblichen Verfahren hergestellten Käses in welchen ein glattes Molkereiprodukt und ein cremiges Aroma wichtig waren, . vergleichbar ist. Die Konsistenz von Käse

3Q mit einem Fettgehalt von 20 Ji, die sog. "20+^η Käsesorte, de-" mit Hilfe der erfindungsgemäßen Ultrafiltration hergestellt wurde, war im Vergleich zur Konsistenz des nach dem üblichen Verfahren hergestellten Käses erheblich verbessert.

„Andere Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens sind z.B.

eine höhere Ausbeute, ein flexibles System und eine genaue Gewichtskontrolle des Käses.

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Um das Verfahren technisch zweckmäßig zu machen, muß mindestens ein Teil bei erhöhter Temperatur, vorzugsweise zwischen 50 und 55⁰C, durchgeführt werden, so daß die zu erhaltende Schmelze erhöht und insbesondere die Viskosität des Konzentrates gering gehalten wird. Bei höheren Temperaturen kann die Viskosität aufgrund einer Denaturierung des Molkeproteins erhöht und weiterhin die Käsequalität negativ beeinflußt werden.

Der für den im Käse gewünschten pH-Wert notwendige Lactosegehalt kann z.B. durch Diafiltration des UF Konzentrates ein gestellt werden. Eine Diafiltration des endgültigen Konzentrates ist aufgrund der hohen Viskosität schwierig und wird daher vorzugsweise durchgeführt, wenn eine Abnahme des Volumens durch Ultrafiltration von etwa 70 % erreicht ist. In vielen Fällen reichen 55 % Wasser, bezogen auf das Konzentratvolumen, aus, um das DF-Verfahren richtig durchzuführen. Bis zu dieser Stufe kann das Verfahren in einem kontinuierlichen System durchgeführt werden. Die weitere Konzentration durch Ultrafiltration erfolgt Jedoch vorzugsweise in einem abeatzweisen System, und zwar aufgrund der geringen Kapazitäten der Membranvorrichtung bei diesen hohen Proteingehalten. Im Hinblick auf die hohe Viskosität des Konzentrates, selbst bei 50 bis 55°C, müssen rohrförmige Membrane verwendet werden, um in der Flüssigkeit die richtige lurbulenz aufrechtzuerhalten, durch welche der hohe gewünschte Konzentrationsfaktor von etwa 9 erhalten werden kann. Eine genaue Kontrolle dieser gründlichen Konzentration ist äußerst wichtig; der erhaltene Feststoffgehalt bestimmt in hohem Maß die Qualität des Endproduktes. Zur Erzielung des Fettgehaltes in den Feststoffen der gewünschten Käsesorte sollte dem UF Konzentrat der Magermilch Fett zugefügt werden. Wenn zu diesem Zweck standardisierte Milch einer Ultrafiltration unterworfen würde, würden die Fettkügelchen durch die hohe intensive UF Behandlung schwer beschädigt. Während der Ultrafiltration von Vollmilch wurde die durchschnittliche Größe der Kügelchen in 45 Minuten auf ein Drittel der ursprünglichen Größe verringert; die Ausbreitung

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der Größe erhöhte sich um einön Faktor von 3. Bei diesem Test erfolgte der letzte Teil des Konzentrationsverfahrens in einem absatzweisen System. Aufgrund dieser Schädigung erhält das Endprodukt eine körnige Struktur, und im Fall z.B. der Sorten Gouda und Edamer kann eine unerwünschte Hydrolyse des Fettes eintreten. Das Phänomen einer körnigen Struktur und einer unerwünschten Fetthydrolyse aufgrund der geschädigten Fettkügelchen tritt auch bei der üblichen Herstellung von Gouda-Käse aus homogenisierter Milch auf.

Um die Wirkung der gründlichen Konzentration aufrechtzuerhalten, sollte die dem UF Konzentrat zusammen mit dem Fett zuzufügende Wassermenge auf einem Minimum gehalten werden. So sollte man zur Herstellung eines Vollfettkäses von wasserfreiem Milchfett ausgehen; für Käse mit einem Fettgehalt von 20 %, der sog. "20+" Sorte, kann auch stark angereicherte Sahne (mit einem Fettgehalt von mindestens 70 %) verwendet werden. Bei der Herstellung von gefülltem Käse kann das Milchfett durch Pflanzenfett ersetzt werden.

Es wurde festgestellt, daß die Struktur des Endproduktes von der Art abhängt, in welcher Fett und UF Konzentrat, denen Nitrat und Calciumchlorid zugefügt werden können, gemischt werden. Bekanntlich ist die Struktur ein wichtiges Kriterium für die Qualität der halbharten Käsesorten. Das Mischen kann z.B. in einem "scraped" Wärmeaustauscher erfolgen; einerseits wird das Fett gründlich im UF Konzentration verteilt, andererseits wird die Mischung bis zum Erreichen der gewünschten Temperatur abgekühlt. Die Temperatur spielt eine wichtige Rolle bei der Gerinnung und der Einleitung einer geeigneten Ansäuerung und liegt gewöhnlich um 32⁰C.

Um Fehler in der .Struktur, wie eine "marmorierte" ("motley"), körnige oder zu weiche Struktur, zu vermeiden, sollten die Kapazität und Geschwindigkeit der Messer im "scraped" Wärmeaustauscher genau eingestellt sein. Während der Tests wurde ein Schröder-Kombinator verwendet; mit einer Kapazität

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von 60 kg Mischung pro std und' 400 rpm der Messer erhielt mau Produkte mit einer geeigneten Struktur. Um die Entwicklung von Nadellöchern im Käse zu vermeiden, sollte ein Lufteinschluß während des letzten Teils des UF Verfahrens und während des Mischens von Konzentrat und Fett sorgfältig vermieden werden.

Bei der Käseherstellung nach üblichen Verfahren werden der Starter, das Lab und gegebenenfalls andere Zusätze, wie Salz oder Kräuter, zugefügt. Die Zusätze können "on line" der Konzentrat/Fett-Mischung zwischen dem oben genannten Wärmeaustauscher und dem nächsten Mischer zugefügt werden.

Ein Vorteil der Käseherstellung mit Hilfe der Ultrafiltration besteht darin, daß Salz zugefügt werden kann, welches nicht in die Molke eingeht. Durch Zugabe von 0,5 % Salz, eine Dosis, durch welche die Aktivität des Starters und die Struktur des Produktes nicht wesentlich beeinträchtigt werden, wird die für 1 kg Baby Gouda Käse erforderliche Sole-Zeit ("brine-time") auf ein Drittel der üblichen Dauer verringert.

Wenn der Starter zugefügt ist, sollte die Verdünnung der so erhaltenen Mischung so weit wie möglich verringert werden. Dies kann man durch Verwendung von Starterkonzentraten (Dosis etwa 0,25 #) erreichen. Vor ihrer Zugabe werden die in üblicher Weise gezüchteten Starter um einen Faktor von 4, vorzugsweise mit Hilfe einer Ultrafiltration, konzentriert, wobei die Dosis dann etwa 2,5 % beträgt.

Um ein gründliches Mischen des Labs in der gesamten Mischung aus Sahne oder Fett und UF Konzentrat sicherzustellen, ist _χ eine leichte Verdünnung der üblichen Lablösung (Konzentration etwa 10 000 Einheiten) ratsam. Eine Dosis von 1,1 ecm einer 1:1 Verdünnung der LablSsung pro kg Mischung liefert gute Ergebnisse, und die Wirkung einer Verdünnung auf die gesamte Masse ist unbeachtlich.

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Aufgrund der hohen Viskosität der Mischung werden hohe Anforderungen an die Verteilung der genannten Zusätze in der Mischung aus UF Konzentrat und Fett oder Sahne gestellt.

Während der Versuche wurde ein zweiter, mit Messern versehener Wärmeaustauscher (Schröder Kombinator) verwendet, in welchem die während des Mischverfahrens gebildete Wärme entfernt werden kann. Unmittelbar vor Eintritt der Mischung aus UF Konzentrat und Fett oder Sahne in den zweiten Mischer

to werden die oben genannten Zusätze dem Produktstrom "on line") zugegeben. Bei den Versuchen waren Kapazität und Messer- j Geschwindigkeit des zweiten Mischers dieselben wie im ersten! Mischer.

Der noch flüssige Produktstrom wird hinter dem zweiten Mischer entfernt und in den gewünschten Formen gesammelt; Dabei sollte ein Lufteinschluß vermieden werden. Während des Abziehens der Masse kann das Käsegewicht genau kontrolliert werden. Dann wird das Produkt eine halbe Stunde auf der üblichen Verlabungstemperatur (etwa 30⁰C) gehalten; anschließend wird die Formung des Käses mittels leichtem Druck (etwa 430 g/cm während 5 Minuten für 1 kg Baby Gouda) fortgesetzt, was auch eine günstige Wirkung auf die Bildung der Rinde hat.

("brining") Das weitere Verfahren bezüglich Haltedauer, Versolen/und Reifen ist dem üblichen Verfahren zur Käseherstellung analog mit der Ausnahme, daß aufgrund der Salzzugabe zur Mischung vor deren Eintritt in den zweiten Mischer die Zeit zur Versolung verkürzt werden kann.

Das oben beschriebene Verfahren wird durch das folgende Diagramm veranschaulicht, das zur Herstellung von Käsen von 1 kg verwendet wurde, d.h. für Vollfett- und 20+ Gouda (20 % Fett).

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	-KJ-	Mischer II	Calciumchlorid	("full cream")	31,7
	Magermilch Ultrafiltration	Natriumnitrat	90 96 r el. Feucht igk.	1,80
	74°C/10 min Diafiltration			27,1
		Mischer I	96 Fett) und VoIl-
5		Starter	fettsorten nach dem obigen Diagramm wurden u.a. die folgender	48,3
		Konzentrat	Daten erhalten:	49,6
	Ultrafiltration UF Konzentrat			5,22
		Einfüllen des Gewichtes	Magermilchultrafiltrat 20 + Vollfett
		30 min Gerinnen	96 Feststoffe 32,3	39,8
10	Milchfett	5 min Pressen	% Lactose 1,82	3,8
	Wärmeaustauscher/	8 std Haltedauer	96 Protein 27,5	5,33
	Lab	»20 +" : 9 std	Mischung während des Einfüllens
		Versolen	96 Feststoffe 37,7
	Vollfett: 16 std	96 Fett, bez.auf Festst. 20,1
m	Reifen (13-14°C;	pH Wert nach 12 std 5,25
	Käse fertig zum Verbrauch	nach 4 Wochen
	Während der Käseherstellung der "20+" (20	96 Feuchtigkeit 47,6
		96 Salz, bez.auf Festst. 4,7
		pH Wert 5,48
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Claims

Patentansprüche

1.- Verfahren zur Herstellung eines halbharten Käses, dadurch gekennzeichnet, daß man ein durch Ultrafiltration erhaltenen Magermilchkonzentrat verwendet, so daß ein Abziehen der Molke während der Käseherstellung überflüssig ist.

2.- Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man ein Konzentrat mit mindestens 27 % Protein verwendet.

3.- Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Konzentrat bis zum Erreichen eines Lactosegehaltes zwischen 1,8 und 2,0 % einer Diafiltration unterworfen wird.j

is 4.- Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ultrafiltration in zwei Stufen erfolgt, die Diafiltration zwischen der ersten und der zweiten Ultrafiltrationsstufe erfolgt und die zweite Ultrafiltrationsstufe bei einer Temperatur zwischen 50 und 55 C durchgeführt wird.

5·- Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Stufe der Ultrafiltration, d.h. vor der Dia- . filtration, kontinuierlich erfolgt und die zweite Ultrafilträtionsstufe, nach der Diafiltration, absatzweise durchgeführt wird.

6.- Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß j die zweite Ultrafiltrationsstufe mit Hilfe rohrförmiger j Membrane durchgeführt wird.

7.- Verfahren nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Konzentrat und die zu verwendende Fettmenge mittels eines Mischers in solcher Weise gemischt werden, daß man eine Verteilung des im Konzentrat gewünschten Fettes erreicht und die optimale Temperatur für die Wirkung von Lab und Starter aufrechterhalten wird.

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8.τ» Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß man als zuzufügendes Fett ein Nicht-Milchfett verwendet.

9.- Verfahren nach Anspruch 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Fett in Form einer Öl-in-Wasser-Emulsion mit einem Fettgehalt von mindestens 70 % zugegeben wird.

10.- Verfahren nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet daß die Zusätze der Konzentrat/Fett-Mischung kontinuierlich zugefügt werden.

11.- Verfahren nach Anspruch 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweiter Mischer zur Erzielung einer gründlichen Verteilung der Zusätze in der Konzentrat/Fett-Mischung verwendet wird.

12.- Verfahren nach Anspruch 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Starter als Konzentrat säurebildender Bakterien zugegeben wird.

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13·- Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Starter in Form einer durch Ultrafiltration erhaltenen Starterkonzentrates zugefügt wird.

14.- Verfahren zur Herstellung eines im Verfahren nach Anspruch 1 bis 13 verwendbaren Magermilchkonzentrates, dadurch gekennzeichnet, daß man durch Ultrafiltration, Diafiltration und Ultrafiltration der Magermilch ein mindestens 31,5 % Feststoffe, 27 bis 28 % Protein und 1,8 bis 2,0 %

_M Lactose enthaltendes Konzentrat herstellt, wobei mindestens die letzte Verfahrensstufe in einem rohrförmigen System bei einer Temperatur von 50 bis 55⁰C durchgeführt wird.

Der Patentanwalt:

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