DE2932767C2

DE2932767C2 - Verfahren zur Herstellung eines halbharten Käses

Info

Publication number: DE2932767C2
Application number: DE2932767A
Authority: DE
Inventors: Rudolf Wageningen De Boer; Paulus F.C. Bennekom Nooy; Johannus E. Lunteren Schaap
Original assignee: STICHTING BEDRIJVEN VAN HET NEDERLANDS INSTITUUT VOOR ZUIVELONDERZOEK EDE NL
Current assignee: STICHTING BEDRIJVEN VAN HET NEDERLANDS INSTITUUT VOOR ZUIVELONDERZOEK EDE NL
Priority date: 1978-08-14
Filing date: 1979-08-13
Publication date: 1984-07-05
Also published as: NL7808432A; DE2932767A1; NL190690B; FR2433304B1; NZ191296A; US4355048A; NL190690C; FR2433304A1

Description

Bei der Herstellung von Käse nach üblichen Verfahren geh! 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 Welse werden jedoch die organoleptischen Eigenschaften des Käses sehr stark In negativem Sinn beeinflußt. Um die Proteinverluste ohne Denaturierung der Molkeproteine zu verringern, sollte die Käseherstellung 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 DE-AS 20 35 534 beschreibt die Anwendung der Ultrafiltration bei der Herstellung von Camembert, einem Weichkäse 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, in welcher die Molkeproteine fast quantitativ absorbiert sind.

Die DE-OS 22 11737 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-Konzentrat hergestellten Camembert zu vermeiden, schlägt die NL-OS 76 07 821 die Verwendung von schleimbildenden Bakterien vor.

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. Tldsskr. (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 der 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

■»ο 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 beiden letztgenannten Arten sollte die Proteinkomponente jedoch nicht 5mal sondern etwa 9mal konzentriert sein.

Eine derartige Konzentration wird in der NL-OS 74 03 735 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.

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 Salzlö-

^h) sung zugefügt und das verdünnte Konzentrat erneut einer Ultrafiltration unterworfen wird. Dadurch kann der Lactosegehalt von 1,6 auf 5,1% eingestellt werden. Gemäß den Beispielen könnte ein Konzentrat mit der

folgenden Zusammensetzung erhalten werden: 32,8% Nicht-Feit-Feststoffe, 27,8% Protein, 2,3% Lactose und 2,7% 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 - 55° C am Ende des Verfahrens - erzielten Fachleute der Statens Forsdgsmejerl in Dänemark (226. Beretning) einen maximalen Prozentsatz von 25,9 an Feststoffen und 18,8 an Protein, und zwar mit einer neuen, 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 so stark in Zusammensetzung, Geruch, Geschmack, Konsistenz und ihrem Herstellungverfahren, 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 für die UF-Konzentratlon notwendige Feststoffgehalt konnte jedoch nur erhalten werden, Indem ein getrocknetes UF-Konzentrat einem flüssigen Konzentrat zugefügt wurde.

Aus dem oben Gesagten geht hervor, daß verschiedene Probleme überwunden werden müssen, um zur Herstellung härterer Käsesorten mit Hilfe der Ultrafiltration in der Lage zu sein. Diese Probleme umfassen einmal das Erreichen des benötigten hohen Feststoffgehaltes (wobei viele Fachleute etwa 2096 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 2896 Protein, 1,8 bis 2,096 Lactose und mindestens 31,596 Feststoffe, d. h. einen hohen Protein- « gehalt und einen verhältnismäßig niedrigen Lactosegehalt enthält. Bei einem niedrigeren Feststoffgehalt des Konzentrats wird die Konsistenz der z. B. Gouda- und Edamer-Sorten pastig; der Lactosegehalt 1st für den gewünschten pH-Wert äußerst wichtig und damit für die Struktur des Käses.

Überraschenderwelse wurde nun festgestellt, daß man mit dem Im Hauptanspruch gekennzeichneten erfindungsgemäßen Verfahren UF-Konzentrate erhält, die den oben genannten Forderungen entsprechen und aus welchen halbharte Käsesorten, wie Gouda und Edamer, hergestellt werden können. Weiter 1st überraschend, daß der mittels Ultrafiltration hergestellte Vollfett-Gouda eine Konsistenz zeigte, die mit der eines nach üblichen Verfahren hergestellten Käses, in welchem ein geschmeidiges Molkereiprodukt und ein Rahmgeschmack wichtig waren, vergleichbar Ist. Die Konsistenz von Käse mit einem Fettgehalt von 2096, die sog. »20+« Käsesorte, der 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.

Um das Verfahren technisch zweckmäßig zu machen, muß mindestens ein Teil bei erhöhter Temperatur, vorzugsweise zwischen 50 und 55° C, 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-Konzentration eingestellt 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 7096 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 im Chargenbetrieb, 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 Membranen verwendet werden, um in der Flüssigkeit die richtige Turbulenz 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 der Größe erhöhte sich um einen Faktor von 3. Bei diesem Test erfolgte der letzte Teil des Konzentrationsverfahrens im Chargenbetrieb. Aufgrund dieser Schädigung erhält das Endprodukt eine körnige Struktur, und im Fall z. B. der Sorten Gouda und Edamer kann eine unerwünchte 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 2096, der sogenannten »20-κ< Sorte, kann auch stark angereicherte Sahne (mit einem Fettgehalt von mindestens 70%) verwendet werden. Bei der Herstellung von gefülltem Käse kann das Milchfeit 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 erfolgt In einem mit Schabmessem ausgerüsteten Wärmeaustauscher; 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 liest gewöhnlich um 32° C.

Um Fehler in der Struktur, wie eine marmorierte, körnige oder zu weiche Struktur, zu vermelden, sollten die Kapazität und Geschwindigkeit der Messer im Wärmeaustauscher genau eingestellt sein. Während der Tests wurde in üblicher Wärmetauscher mit Schabmessern verwendet; mit einer Kapazität von 60 kg Mischung pro Stunde und 400 U/min der Messer erhielt man Produkte mit einer geeigneten Struktur. Um die Entwicklung von Nadellöchern in 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, jo 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 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 gesam- « ten Mischung aus Sahne oder Fett und UF-Konzentrat sicherzustellen, Ist eine leichte Verdünnung der üblichen Lablösung (Konzentration etwa 10 000 Einheiten) ratsam. Eine Dosis von 1,1 ecm einer 1 : Verdünnung der Lablösung pro kg Mischung liefert gute Ergebnisse, und die Wirkung einer Verdünnung auf die gesamte Masse ist unbeachtlich.

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 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 werden die oben genannten Zusätze dem Produktstrom »on-llne« zugegeben. Bei den Versuchen waren Kapazität und Messer-Geschwlndigkett des zweiten Mischers dieselben wie im ersten Mischer. ^br'

Der noch flüssige Produktstrom wird hinter dem zweiten Mischer entfernt und in den gewünschten Formen eesammelt. 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 30° C) gehalten; anschließend wird die Formung des Käses mittels leichtem Druck (etwa 430 g/cm² während 5 Minuten für 1 kg Baby-Gouda) fortgesetzt, was auch eine günstige Wirkung auf die Bildung der Rinde hat.

Das weitere Verfahren bezüglich Haltedauer, Solebehandlung 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 Zelt 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).

Magermilch
74° C/10 min

Ultrafiltration

Diafiltraion

Ultrafiltration

UF Konzentrat Calciumchlorid Natriumnitrat

Milchfett

Wärmeaustauscher /Mischer I Lab Starter

Konzentrat

Mischer II

Einfüllen des Gewichtes

30 min Gerinnen

5 min Pressen

8 Std Haltedauer »20 + « : 9 Std

Solebehandlung Vollfett: 16 Std

Reifen (13 bis 14° C; 90% relative

Feuchtigkeit) Käse fertig zum Verbrauch

Während der Käseherstellung der »20 +« (20% Fett) und Vollfettsorten nach dem obigen Diagramm wurden u. a. dir folgenden Daten erhalten:

Magermilchultrafiltrat 20 + Vollfett

% Feststoffe 32,3 31,7

% Lactose 1,82 1,80

% Protein 27,5 27,1

Mischung während des Einfüllens

% Feststoffe 37,7 48,3

% Fett, bez. auf Festst. 20,1 49,6

pH-Wert nach 12 Std 5,25 5,22

nach 4 Wochen

% Feuchtigkeit 47,6 39,8

% Salz, bez. auf Festst. 4,7 3,8

pH-Wert 5,48 5,33

Claims

Patentansprüche:

1) Verfahren zur Herstellung eines halbharten Käses, wobei Magermilch mit Hilfe der Ultrafiltration konzentriert und das Konzentrat mit Fett, Startcrkultur und Lab versetzt und geformt wird, dadurch gekennzeichnet, daß man

a) aus der Magermilch in einer eisten Ultrafiltrationsstufe bis zur Abnahme des Volumens um 70%, einer zweiten Diafiltrationsstufe bis zum Erreichen eines Lactosegehaltes von 1,8 bis 2,0% und einer dritten Ultrafiltrationsstufe ein Konzentrat herstellt, das 27 bis 28% Protein und mindestens 31,5% Feststoffe enthält, wobei mindestens die letzte Stufe des Konzentrierungsverfahrens chargenweise mit rohrförmigen Membranen bei einer Temperatur von 50 bis 55° C durchgeführt wird,

b) in das erhaltene Magermilchkonzentrat das Fett in einem ersten mit Schabmessern ausgerüsteten Wärmeaustauscher einmischt und die erhaltene Mischung kühlt,

c) den Starter und das Lab zugibt und zwar unmittelbar bevor

d) die gekühlte Mischung in einen zweiten mit Schabmessern ausgerüsteten Wärmeaustauscher eingeführt wird, um eine Verteilung der zugegebenen Materialien in der Mischung zu bewirken, und

e) die erhaltene Mischung in Formen sammelt.

2) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man in Stufe b) Salze, wie Nitrat und Calciumchlorid, und ir. Stufe c) Kräuter und Kochsalz zufügt.

3) Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man in Stifte b) ein Nicht-Milchfett zugibt.

4) Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man das Fett in Form einer Öl-in-Wasser-Emulsion mit einem Fettgehalt von mindestens 70% zugibt.

5) Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß man die Zusätze in Stufe c) kontinuierlich zugibt.

6) Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß man den Starter als Konzentrat von säurebildenden Bakterien zugibt.

7) Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß man den Starter in Form eines durch Ultrafiltration erhaltenen Starterkonzentrates zugibt.