DE60221255T3 - Verfahren zur herstellung von käse sowie deren produkte - Google Patents

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Description

  • Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein ein Verfahren zur Herstellung von Käseprodukten und insbesondere ein Verfahren zur Herstellung von Käseprodukten unter Verwendung von Laktobionsäure und dessen anfallende Produkte.
  • Hintergrund der Erfindung
  • Käse werden im Allgemeinen durch Zusatz eines Mikroorganismus zu Milch hergestellt, der Laktose unter Bildung von Milchsäure und Entwicklung eines Säuregrads metabolisieren kann. Die Milch wird gewöhnlich mit einem Milchgerinnungs- oder Milchkoagulationsenzym wie Renin oder durch Säuregradentwicklung zu dem isoelektrischen Punkt des Caseins zum Festwerden gebracht. Eine Enzymkoagulation der Milch erfordert ebenfalls eine saure Umgebung. Die Milch wird mit einer Bakterienkultur oder Starterkultur beimpft, die genügend Milchsäure produziert, damit das Renin arbeiten kann. Das Koagulum oder der Quark, der sich bildet, enthält im Allgemeinen transformiertes Casein, Fette einschließlich natürlichen Butterfetts und entstehender Geschmacksstoffe (insbesondere, wenn eine Bakterienkultur verwendet wird). Die koagulierte Milch wird geschnitten, Molke wird separiert und dann aus dem anfallenden Quark gewonnen. Der Quark kann zur Bildung eines Käseblocks gepresst werden; die Härtung kann über einen Zeitraum unter kontrollierten Bedingungen erfolgen. Ein Hartkäse wie Cheddarkäse kann z. B. in Abhängigkeit von dem gewünschten Käsegeschmack und Körperabbau etwa 10 Tage bis 1 Jahr oder mehr gehärtet werden.
  • Es ist auch gut bekannt, ein Käseprodukt mit einigen Eigenschaften von Naturkäse dadurch herzustellen, dass man einen oder mehrere Naturkäse zerkleinert und den Käse mit einem Emulgierungsmittel erhitzt. Der dem anfallenden Produkt gegebene Name hängt von den eingesetzten Bestandteilen und seiner Zusammensetzung ab und wird in einigen Fällen durch Vorschriften bestimmt, die von der U.S. Food and Drug Administration veröffentlicht wurden und als Standards of Identity bekannt sind. Die Bezeichnung ”pasteurisierter Schmelzkäse” bezieht sich z. B. auf ein Produkt, das eine Käsemischung aufweist, der ein Emulgierungsmittel und möglicherweise Säuren zugesetzt werden, wobei das Gemisch dann zu einer homogenen plastischen Masse bearbeitet und erhitzt wird. Unter den gegenwärtigen Standards of Identity überschreitet der Feuchtigkeitsgehalt des Schmelzkäses im Allgemeinen nicht etwa 44%, und der Schmelzkäse hat einen Mindestfettgehalt auf Trockenbasis von etwa 40%.
  • Es ist auch bekannt, dass Naturkäse unter Verwendung konzentrierter Milch hergestellt werden kann, die durch Membranprozess wie Ultrafiltration hergestellt wurde, bei dem Milch bei einem erhöhten Druck im Kreislauf durch eine semipermeable Membran geleitet wird, so dass Wasser und niedermolekulare Bestandteile durch die Membran hindurchgehen, während bestimmte Proteine und Fette durch die Membran zurückgehalten werden. Käsebildende Kulturen werden der erhaltenen konzentrierten Milch zugesetzt, die dann gewöhnlich in Gegenwart eines Milch koagulierenden Enzyms zur Bildung eines Koagulats fermentiert wird. Das resultierende Koagulat wird geschnitten oder gebrochen, um eine Synerese zu verursachen, die eine Molketrennung zur Folge hat. Die Molke wird ablaufen gelassen, und der Quark wird verarbeitet. Die Art der eingesetzten Käsekulturen und die Verarbeitung variieren mit dem gewünschten Käseprodukt. Der Quark kann dann gesalzen, in Formen gebracht und gepresst werden, damit weitere Molke ablaufen kann. Der Käse wird dann bis zu dem gewünschten Ausmaß gereift.
  • Weichkäse ist ein säurekoagulierter, ungehärteter Käse, der aus Milchbestandteilen einschließlich Rahm hergestellt ist. Weichkäse, der normalerweise unter gekühlten Bedingungen gelagert wird, hat eine gleichmäßige, butterartige Konsistenz mit einem delikaten Milchgeschmacksprofil, das keinen Nebengeschmack aufnimmt. Die Struktur und der Körper des Weichkäses sind bei Kühltemperaturen im Allgemeinen so, dass der Weichkäse in Scheiben geschnitten und gestrichen werden kann. Bei der Herstellung von Weichkäse werden Süßrahm und aus Trockenmilch abgeleitete Feststoffe oder Milch typischerweise mit einem Trockengemisch aus pflanzlichem Gummiharz und Salz in vorgewählten Anteilen unter Bildung eines Weichkäsegemisches gemischt. Das Weichkäsegemisch hat normalerweise einen Butterfettgehalt von 10 bis 14% (und bei bestimmten Herstellungsverfahren bis zu 20%), so dass das fertige Weichkäseprodukt nach der Verarbeitung einen Butterfettgehalt von wenigstens 33% des Produkts und einen Gesamtgehalt an Milchfeststoffen von wenigstens 45% hat entsprechend der Anwesenheit von nicht mehr als 55% Feuchtigkeit in dem Weichkäseprodukt.
  • Das Weichkäsegemisch wird mit einer Milchsäurekultur beimpft. Labferment kann zur Unterstützung der Koagulation des Gemisches dienen. Das Gemisch wird dadurch kultiviert, dass man es auf der Beimpfungstemperatur hält, bis es gereift und ein Koagulat gebildet ist. Der Säuregrad des Koagulats kann typischerweise in dem Bereich von 0,6 bis 0,9% (berechnet als Prozent äquivalente Milchsäure) liegen, und der pH des kultivierten Koagulats kann typischerweise in dem Bereich von 4,2 bis 5 liegen. Das resultierende Koagulat wird für eine kurze Zeitdauer einer Temperatur von 180°F ausgesetzt und dann zur Trennung des Quarks von der Molke zentrifugiert. Dann wird das Weichkäseprodukt abgekühlt und verpackt. Weichkäse enthält im Allgemeinen 2 bis 3% Laktose.
  • Laktose (4-0-β-D-Galaktopyranosyl-D-Glukopyranose), allgemein Milchzucker genannt, ist das hauptsächliche Kohlenhydrat der Milch. Laktose ist wegen Laktoseintoleranz und ihres Beitrags zu Bräunungsreaktionen und zur Kristallisation ein minderwertiger Zucker in Nahrungsmittelsystemen. Der Einsatz von Milchersatzstoffen oder eines reduzierten Milchgehalts in Käsegemischen zur Reduzierung des Laktosegehalts in dem produzierten Käse kann vom Standpunkt der Erfüllung der Vorschriften der Standards of Identity, der Verarbeitbarkeit und/oder der physikalischen Eigenschaften und Geschmackskennwerte des Fertigprodukts keine annehmbaren Produkte liefern.
  • Laktobionsäure (4-0-β-D-Galaktopyranosyl-D-Glukonsäure; CAS Reg. Nr. 96-82-2) ist eine wasserlösliche, weiße, kristalline Verbindung und kann aus Laktose durch katalytische, chemische, elektrolytische oder enzymatische Oxidation der freien Aldehydgruppe in der Laktose synthetisch hergestellt werden. Harju, Bulletin of the IDF 289, Kap. 6, S. 27–30, 1993; Satory et al., Biotechnology Letters 19 (12) 1205–08, 1997. Der Einsatz von Laktobionsäure oder ihrer Salze als Zusatzstoffe in Nahrungsmittelprodukten wurden bisher für mehrere spezifische Anwendungen vorgeschlagen. Calcium- oder Eisenchelatformen der Laktobionäure wurden als diätetische Mineralstoffergänzung beschrieben, Riviera et al., Amer. 3. Clin. Nutr., 36(6) 1162–69, 1982. US-Patent Nr. 5,851,578 beschreibt ein klares Getränk mit einem kein Gel bildenden Faserstoff und wasserlöslichen Calciumsalzen mit oder ohne wasserlösliche Vitamine, mit oder ohne zusätzliche Mineralsalzergänzungsstoffe und mit Nahrungsmittelsäuren gepuffert. Die Nahrungsmittelsäure als Pufferungsmittel umfasst Zitronen-, Milch-, Malein-, Adipin-, Bernstein-, Essig-, Essigglukon-, Laktobion-, Ascorbin-, Brenztrauben- und Phosphorsäure sowie deren Kombinationen. Calciumlaktobionat, eine Salzform der Laktobionsäure, wurde für die Verwendung als Festigungsmittel in Trockenpuddinggemischen gut geheißen, 21 C.F.R. §172.720 (1999). Auch wurde der mögliche Einsatz von Laktobionsäure als allgemeines Nahrungsmittel-Säuerungsmittel vorgeschlagen, wenngleich ohne Erforschung oder Erläuterung, Timmermans, Whey: Proceedings of the 2nd Int'l Whey Conf., Int'l Dairy Federation, Chicago, Oktober 1997, S. 233, 249. Dieser Artikel beschreibt allgemein Laktobionsäure als brauchbaren Antibiotikaträger, ein Organtransplantatschutzmittel, Mineralergänzungsstoff, Wachstumsförderung von Bifidobakterien oder in ihrer K-Laktobionat-Salzform als ein Mitbaustein in Tensiden.
  • Es wäre erwünscht, Käse mit reduziertem Laktosegehalt herzustellen, die dabei Geschmack, Struktur und Aussehen vergleichbar mit herkömmlichen Käseprodukten behalten. Es wäre auch erwünscht, den Bedarf an Starterkultur und die damit verbundene Zeit bei der Käseproduktion zu verringern und dabei annehmbare organoleptische Eigenschaften beizubehalten. Es wäre auch erwünscht, die Feststoffgehalte in hergestellten Käse bei im Vergleich zu herkömmlicher Praxis reduzierten Mengen an Starterkulturen zu steigern. Es wäre auch erwünscht, in Weichkäseformulierungen Molkekonzentrate mit höheren Laktosegehalten einzusetzen, ohne dass die Verwendung von Kulturen zu steigern ist. Die vorliegende Erfindung schafft diese Verfahren und Produkte, bei denen Laktobionsäure in einem Käsegemisch vorgesehen ist.
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Käse sowie die resultierenden Produkte, bei denen im Laufe des Verfahrens Laktobionsäure in Kombination mit einem Milchbestandteil zugesetzt oder in situ erzeugt wird. Die nach dieser Erfindung hergestellten Käse haben sehr annehmbare organoleptische Eigenschaften und erlauben dabei Reduzierungen der Verarbeitungszeit und/oder des Bedarfs an anderen Bestandteilen wie Starterkulturen und/oder Labferment. Auf diese Weise werden eine Verfahrensflexibilität sowie erhöhte Produktionsausbeuten und mögliche Kosteneinsparungen für die Bestandteile erreicht. Zu Zwecken dieser Erfindung soll die Bezeichnung ”Laktobionsäure” sowohl Laktobionsäure wie ihre Speisesalze (z. B. Alkali- und Erdalkalisalze, Ammoniumsalze und dergleichen) umfassen.
  • Es wurde überraschenderweise gefunden, dass Laktobionsäure zur direkten sauren Koagulierung von Käse wie etwa Weichkäse dienen kann, ohne dass Kultivierung und/oder Labferment nötig sind. Laktobionsäure hat auch eine pH-senkende Wirkung auf Käsegemische, so dass sie bei der Käseproduktion eingesetzte Milchbestandteile wie Milch, Süßrahm und Molke ansäuert. Ferner hat Laktobionsäure einen süßen sauren Geschmack, der sich als mit Käseprodukten verträglich erwiesen hat. Die mit Laktobionsäure hergestellten anfallenden Käseprodukte haben gänzlich annehmbare Eigenschaften in Geschmack, Aussehen, Struktur und Mundgefühl.
  • Bei einer anderen Ausführungsform wird Laktobionsäure benutzt, um die Menge der bei der Käseherstellung, etwa der Hartkäseproduktion oder ultrafiltrierten (UF) Käseproduktion eingesetzten Käsestarterkultur zu reduzieren und wahlweise sogar wegzulassen. Starterkultur bedeutet in diesem Zusammenhang allgemein Milchsäurebakterien. Im Falle einer Hartkäseproduktion, etwa der Cheddarkäseproduktion dient die in das Käsegemisch eingeführte Laktobionsäure dazu, die Menge der Starterkulturen teilweise zu ersetzen und zu verringern, die sonst normalerweise verwendet würden, wodurch die Ansäuerung des Käsegemisches wirksam unterstützt wird. Diese Arbeitsweise schafft ein Käseprodukt mit einem Gemisch aus Milchsäure und Laktobionsäure, das die Ausbeute verbessert. Die Laktobionsäure kann auch als ein Bestandteil in der Schmelzkäseproduktion dienen und dabei annehmbare Produkte liefern.
  • Bei einem Verfahren nach einem der hier beschriebenen Ausführungsformen kann zur Schaffung dieser Wirkungen einem Käsegemisch die Laktobionsäure in ihrer freien Säureform oder als eine ihrer genießbaren Salzformen oder in einer pH-neutralisierten Form zugesetzt werden. Neutralisierte Form bedeutet hier, dass Laktobionsäure vor dem Vermischen mit dem Käsegemisch in einer wässrigen Lösung auf einen pH von 7 durch Vermischen mit einem alkalischen Mittel neutralisiert ist, das bioverträgliche Neutralisationsprodukte ergibt, wie etwa einem Alkalimetallhydroxid wie Natriumhydroxid oder Kaliumhydroxid, oder einem Erdalkalimetallhydroxid wie Calciumhydroxid, oder einem Erdalkalimetallcarbonat wie Calciumcarbonat.
  • Bei einer anderen vorteilhaften Form der Erfindung, die auf alle hier beschriebenen verschiedenen Ausführungsformen der Käseherstellung anwendbar ist, die in dem Käsegemisch einen oder mehrere Laktose enthaltende Milchkomponentbestandteile verwenden, kann die Laktobionsäure durch ihre Erzeugung in situ durch katalytische Wirkung eines zugesetzten Kohlenhydrat-Oxidaseenzyms auf die in der Milchkomponente oder den Milchkomponenten des Käsegemisches anwesende Laktose in das Käsegemisch eingeführt werden. Geeignete Kohlenhydrat-Oxidaseenzyme sind z. B. Laktoseoxidase, Glukoseoxidase, Hexoseoxidase und dergleichen sowie deren Gemische. Im Allgemeinen wird Laktoseoxidase bevorzugt.
  • Die Erzeugung von Laktobionsäure in einem Käsegemisch in situ während der Käseherstellung führt zu vielen vorteilhaften Wirkungen. Zunächst verringert sie den Laktosegehalt der ursprünglichen Milchkomponente(n) des Käsegemisches in wirksamer Weise, wodurch Produkte mit reduziertem Laktosegehalt erhalten werden können. Daher kann dieser Aspekt der Erfindung unter anderem zur Herstellung von Käseprodukten mit reduzierter Laktose dienen. Andererseits erlaubt sie den Einsatz von Bestandteilen in dem Ausgangskäsegemisch, die relativ reicher an Laktose sind, da ein Teil ihres Laktosegehaltes zu Laktobionsäure umgesetzt wird, wie es während der Käsebildung nach der Erzeugung der Laktobionsäure geschieht. Ferner hat die Laktobionsäure ein Massengewicht, das etwa 4× größer als das der Milchsäure ist. Infolgedessen hat die in dem Käseprodukt zurückgehaltene Laktobionsäure, die aus der katalytischen Laktoseumsetzung entstanden ist, auf äquimolarer Basis eine viel größere Masse als die zu Milchsäure umgesetzte Laktose. Diese Wirkung begünstigt das Aussehen, die Struktur und das Mundgefühl des Käseprodukts. Auf diese Weise kann die Laktobionsäure als ein Füllmittel wirken. Die Bezeichnung ”Füllmittel” bedeutet hier ein Mittel, das die Wirkungen von natürlichem Fett und/oder Protein in Käsezusammensetzungen insofern nachahmt, als es auf das Aussehen (z. B. Festigkeit, Opazität) und strukturelle Eigenschaften (Schmierfähigkeit, Gleichmäßigkeit, Mundgefühl) des Käses einwirkt.
  • Im Allgemeinen ist der Anteil der einem Käsegemisch zugesetzten oder durch Kohlenhydrat-Oxidasezugabe über enzymatische Laktoseumsetzung durch Katalyse in situ erzeugten Laktobionsäure zur Schaffung einer oder mehrerer dieser vorteilhaften Wirkungen in dem Bereich von 0,1 bis 10%, insbesondere von 2 bis 6% und speziell von 3 bis 5%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Käsegemisches vor Trennung von Quark und Molke.
  • Die Molkeprodukte der unter Verwendung von Laktobionsäure erfindungsgemäß hergestellten Käse halten daher einen Teil des Laktobionsäurebestandteils zurück und können als Ausgangsbestandteile in separaten Käseherstellungschargen oder in zur Herstellung von Schmelzkäse oder Weichkäse benutzten Arbeitsgängen wiederverwertet anstatt als Abfallprodukt gänzlich verworfen zu werden. Alternativ kann das Molkeprodukt eines Naturkäse-Herstellungsverfahrens zugesetzte Laktobionsäure oder Laktoseoxidase enthalten, und das so behandelte Molkeprodukt kann als Ausgangsbestandteil in der separaten Herstellung von Schmelzkäse, Weichkäse oder anderen Milchprodukten (einschließlich z. B. Molkegetränken, Molke enthaltenden Kraft- oder Süßigkeitsriegeln und dergleichen) verwendet werden.
  • Die Vielseitigkeit der Erfindung ist bemerkenswert. Versuchsstudien wie sie hier beschrieben werden zeigen ihre Anwendbarkeit bei der Herstellung sehr verschiedener Käsearten einschließlich Weichkäse, Hartkäse und pasteurisiertem Schmelzkäse. Die Erfindung wurde auch mit Erfolg bei der Herstellung so genannter UF-Käse demonstriert, die aus ultrafiltrierter (UF) konzentrierter Milch hergestellt wurden. Käse, die erfindungsgemäß mit Laktobionsäure hergestellt sind und/oder diese enthalten, haben annehmbare(n) Geschmack und Struktur ähnlich den herkömmlichen Käse und entsprechender Art.
  • Die Laktobionsäure enthaltenden Käseprodukte haben wegen der konservierenden Wirkung der Laktobionsäure auch eine verbesserte Produktbeständigkeit. Als zusätzlicher Vorteil können die Chelatbildungseigenschaften der Laktobionsäure als ein aus Milch abgeleiteter Zuführungsträger bei der Calciumergänzung von Nahrungsmittelprodukten genutzt werden.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnung
  • Andere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung deutlich.
  • 1 ist ein Fließbild der bei einer Ausführungsform der Erfindung zur Weichkäseherstellung benutzten Stufen.
  • 2 ist ein Fließbild der bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung zur Weichkäseherstellung benutzten Stufen.
  • 3 ist ein Fließbild der bei einer Ausführungsform der Erfindung zur Herstellung von Cheddarkäse benutzten Stufen.
  • 4 ist ein Fließbild der bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung zur Herstellung von Cheddarkäse benutzten Stufen.
  • 5 ist ein Fließbild der bei einer Ausführungsform der Erfindung zur Herstellung von UF-Käse benutzten Stufen.
  • 6 enthält Fließbilder der bei Ausführungsformen der Erfindung zur Herstellung von Schmelzkäse benutzten Stufen, bei denen Laktobionsäure aus verschiedenen Quellen (6A, 6B und 6C) einem Schmelzkäsegemisch zugesetzt wird.
  • 7 ist ein Reaktionsfließbild, das einen theoretischen Reaktionsmechanismus für die enzymatische Laktoseoxidation unter Benutzung von Laktoseoxidase zeigt.
  • 8 ist eine graphische Darstellung, die für die in Beispiel 7 hergestellten Schmelzkäse (nach Erfindung und Kontrolle) Kurven der nachfolgenden Cremekonsistenzbildung (Viskosität als Funktion der Zeit) zeigen.
  • 9 ist eine graphische Darstellung, die für die in Beispiel 8 hergestellten Schmelzkäse (nach Erfindung und Kontrolle) Kurven der nachfolgenden Cremekonsistenzbildung (Viskosität als Funktion der Zeit) zeigen.
  • Detaillierte Beschreibung der Erfindung
  • Unter Bezugnahme auf 1 ist ein allgemeines Verfahrensschema nach einer Ausführungsform der Erfindung dargestellt, bei der Laktobionsäure zur direkten sauren Koagulierung eines Weichkäses ohne Kultivierung oder die Zugabe von Labferment dient. Der Weichkäse ist ein weicher, milder, durch Säure koagulierter ungehärteter Käse, der aus Milchprodukten einschließlich Rahm hergestellt ist wie etwa Gemischen aus Rahm und Molkeproteinkonzentrat. Wie in Stufe 101 angegeben ist, wird die Konsistenz in der Weichkäsezusammensetzung, die Streichbarkeit erlaubt und dabei Festigkeit beibehält, durch die Zugabe eines pflanzlichen Gummiharzes wie Johannisbrot-Gummiharz verändert. Salz und ein Konservierungsmittel werden zugesetzt. Das Fehlen von Merkmalen der Kultivierung in dem direkt angesäuerten Käse kann wahlweise dadurch ausgeglichen werden, dass man Geschmackssysteme zur Schaffung des gewünschten Käsegeschmacks verwendet. Die Molkereiflüssigkeit und das Molkeproteinkonzentrat werden in passenden Anteilen zugesetzt, um ein Käsegemisch zu schaffen, das erfindungsgemäß zu einem Weichkäse mit einem Milchfettgehalt von wenigstens 33% und einem Feuchtigkeitsgehalt von nicht mehr als 55%, bezogen auf das Gewicht des Weichkäseprodukts verarbeitet werden kann.
  • Die Laktobionsäure wird in einer wirksamen Menge zugesetzt, um den pH auf den isoelektrischen Punkt (das ist etwa 4,52) des Caseins in den Milchbestandteilen zu verringern. Der Anteil der dem Weichkäsegemisch zugesetzten Laktobionsäure liegt im Allgemeinen in dem Bereich von 0,1 bis 10%, insbesondere von 2 bis 6% und speziell von 3 bis 5%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Käsegemisches vor Trennung von Quark und Molke.
  • Die Laktobionsäure kann dem Käsegemisch direkt als Fremdbestandteil in ihrer freien Säureform oder alternativ in Salzform oder in neutralisierter Säureform zugesetzt werden. Die freie Säureform reduziert den pH der Käsemischung. Die Käsegemischformulierung kann eingestellt werden, um pH-Reduzierungen auszugleichen, die größer als für optimale Koagulierung und physikalische Produkteigenschaften erwünscht sind. Die neutralisierte Form der Laktobionsäure beinflusst den pH des Produkts nicht. In Salzform wird die Laktobionsäure im Allgemeinen als Alkalisalz oder Erdalkalimetallsalz wie ihr Natriumsalz, Kaliumsalz oder Calciumsalz vorgelegt. Gewünschtenfalls können natürlich andere Laktobionsalze eingesetzt werden, sofern sie zur Verwendung in Nahrungsmittelprodukten zulässig sind. Die neutralisierte Form der Laktobionsäure kann dadurch hergestellt werden, dass man in wässriger Lösung gelöste Laktobionsäure etwa durch Zusatz eines alkalischen Mittels wie Natrium- oder Kaliumhydroxid in ausreichender Menge neutralisiert, um den pH der Lösung auf etwa 7 einzustellen.
  • Wie in 1 gezeigt, wird ein Käsegemisch intensiv gemischt und infolge der Azidität der Laktobionsäure (Stufe 103) oder einer anderen zugesetzten Säure bei Einsatz neutralisierter Laktobionsäure koaguliert. Das Gemisch wird dann auf 5 Minuten zu einer kurzzeitigen Pasteurisierungsbehandlung (Stufe 105) 180°F [82,2°C] erhitzt und danach homogenisiert (Stufe 107). In der Stufe 109 können der Quark und die Molke durch ein herkömmliches Verfahren einschließlich z. B. Zentrifugierung, Filtration, mechanischer Behandlung und dergleichen getrennt werden. Das Quarkprodukt kann kalt oder heiß verpackt und danach kalt gelagert werden. Das Weichkäseprodukt (111) und die Molke (113) enthalten Laktobionsäure. Das Laktobionsäure enthaltende Molkeprodukt kann in den folgenden Weichkäsegemischen als Ausgangsbestandteil wieder eingesetzt werden. Dies verringert die Abfallmenge und macht den Verarbeitungsbetrieb wirtschaftlicher. Die Einführung von Laktobionsäure (entweder in freier Form oder Salzform oder neutralisiert) erzeugt keine unerwünschten organoleptischen Eigenschaften wie Geschmacksabweichungen in dem Weichkäseprodukt, während die Struktur, das Aussehen und das Mundgefühl mit herkömmlich hergestelltem Weichkäse vergleichbar sind.
  • Unter Bezugnahme nunmehr auf 2 wird Weichkäse nach einem anderen Aspekt der Erfindung hergestellt, bei dem Laktobionsäure in dem Weichkäsegemisch über durch Zugabe von Laktoseoxidase katalysierte Umsetzung von Laktose in situ hergestellt wird. Bei diesem Prozessschema wird das Weichkäsegemisch hergestellt (Stufe 201) und dann pasteurisiert (Stufe 203) und danach homogenisiert (Stufe 205). An dieser Stelle (Stufe 207) wird ein Oxidaseenzym zugesetzt, das die Oxidierung der in den Milchflüssigkeiten vorliegenden Laktose zu Laktobionsäure in situ katalysiert. Die erzeugte Laktobionsäure hat eine pH reduzierende Wirkung auf das Käsegemisch. Geeignete Oxidasen in dieser Hinsicht sind z. B. Laktoseoxidase, Zellobiosedehydrogenase, Glukose-Fruktose-Oxidoreduktase, Hexoseoxidase und alle anderen Oxidasen mit der oben erwähnten Funktionalität.
  • Ein besonders geeignetes Enzym für die Laktoseoxidation wurde von Novozymes A/S entwickelt und ist in Patent WO 9931990 beschrieben. Wie in 7 dargestellt, kann die Laktoseoxidase in der Form eines Flavo-Enzyms eingeführt und verwendet werden. Dieses Flavo-Enzym von Novozymes A/S enthält Flavin-Adenin-Dinukleotid (FAD) und erfordert daher keinen externen Elektronenakzeptor und kein zweites Enzym, um den Kofaktor zu regenerieren. Diese Kohlenhydratoxidase wird in einem genetisch veränderten Mikroorganismus hergestellt. FAD (Flavin-Adenin-Dinukleotid) dient bei dem Kohlenhydrat-Oxidaseenzym als ein Elektronenübergang-Kofaktor. Das Enzym zeigt Aktivität bei einem pH von 5 bis 9 und bei Temperaturen bis einschließlich etwa 190°F (88°C). Die bevorzugten Substrate sind Di-, Tri- und Tetrasaccharide. Unter den Disacchariden ist Laktose das am meisten geeignete Substrat; die Oxidation an der Cl-Stellung des Glukosemolekülteils der Laktose führt in einer einzigen Reaktionsstufe zur Bildung von Laktobionsäure und Wasserstoffperoxid. Dieses Enzym wird allgemein als ”Laktoseoxidase” bezeichnet. Der Aktivitätseinheitswert ist 146 U/ml, gemessen als mMol oxidierte Glukose je Minute bei pH 6 und 77°F (25°C). Wie in dem in 7 schematisch dargestellten Reaktionsweg gezeigt ist, wird FAD in einer Zwischenproduktform reduziert und nach Beendigung der Umsetzung der Laktose zu Laktobionsäure desoxidiert. Wasserstoffperoxid ist ein Nebenprodukt der Reaktion.
  • Zellubiose-Dehydrogenase ist ebenfalls ein brauchbares Enzym für die Umsetzung von Laktose zu Laktobionsäure, Canevascini et al., Zeitschrift für Lebensmittel, Untersuchung und Forschung, 175: 125–129 (1982). Dieses Enzym ist jedoch kompliziert und erfordert die Verwendung eines relativ kostspieligen Kofaktors (z. B. Chinone, Cytochrom C, Fe(III) und dergleichen). Es erfordert auch eine Immobilisierung. Auch ein zweites Enzym, Laccase, ist erforderlich, um den mit Zellobiosedehydrogenase benutzten Kofaktor zu regenerieren. Die Verwendung von Glukose-Fruktose-Oxidoreduktase zur Oxidierung von Laktose führt zu den zwei Produkten Sorbit und Laktobionsäure und erfordert ein weiteres Trennverfahren zur Gewinnung des Laktobionsäureprodukts, Nidetzky et al., Biotechnology and Bioengineering, Band 53 (1997). Nichtsdestoweniger ist auch Glukose-Fruktose-Oxidoreduktase ein geeignetes Enzym für die Praxis dieser Ausführungsform der Erfindung. Alternativ können weniger wirksame Enzymsysteme benutzt werden. Beispielsweise kann Laktase benutzt werden, um zuerst die Laktose zu Glukose und Galaktose zu hydrolysieren mit nachfolgender Oxidation von Glukose und Galaktose unter Benutzung von Glukoseoxidase und Galaktosedehydrogenase.
  • Die Menge des zugesetzten Oxidaseenzyms ist eine wirksame Menge, um den pH zu reduzieren oder die Reduktion des pH des Käsegemisches zu unterstützen, so dass es koaguliert. Die Menge des Oxidasezusatzes reicht vorzugsweise aus, um bezogen auf das Gesamtgewicht des Käsegemisches vor der Trennung von Quark und Molke einen Laktobionsäuregehalt in dem Käsegemisch von 0,1 bis 10%, insbesondere von 2 bis 6% und speziell von 3 bis 5% zu erzeugen.
  • In Stufe 207 kann auch eine Milchsäurekultur zugesetzt werden. Da die Milchsäurekultur auch die Wirkung hat, Laktose zu Milchsäure umzusetzen und den pH des Käsegemisches zu verringern, kann die zugesetzte Menge an Laktoseoxidase zur diesbezüglichen Anpassung an den Kulturzusatz nach unten auf eine relativ geringere Menge eingestellt werden.
  • Unter Bezugnahme weiterhin auf 2 wird das Käsegemisch in Stufe 209 dann bei 72°F [22,2°C] 12 bis 20 Stunden inkubiert. Diese Inkubationsdauer oder Fermentierung kann fortgesetzt werden, bis der pH des Käsegemisches 4,5 bis 4,6 ist. Daran schließt sich eine Erhitzung auf 180°F [82,2°C] an, um alle zugesetzten Kulturen zu inaktivieren (Stufe 211). Nach der Homogenisierung (Stufe 213) wird der Weichkäsequark (217) von der Molke (219) getrennt.
  • In experimentellen Untersuchungen wie denen, die unten beschrieben sind, erlaubt der Zusatz von Kohlenhydrat-Oxidase die Verwendung höherer Laktosegehalte, oder dieser Zusatz erhöht die zu Laktobionsäure umgesetzte Menge der von Laktose abgeleiteten Feststoffe in den Milchflüssigkeitsbestandteilen, verglichen mit Kontrollproben, die mit Kulturen, aber ohne die Oxidase hergestellt wurden. Das Maß der Laktoseumsetzung, das bei dieser Ausführungsform in den Milchflüssigkeitsbestandteilen erhalten wird, kann etwa 85% oder mehr erreichen. Dies erlaubt die Herstellung von Käse mit stark reduziertem Laktosegehalt, oder es können Milchbestandteile mit höherem Laktosegehalt in dem Käsegemisch eingesetzt werden.
  • Unter Bezugnahme auf 3 ist eine andere Ausführungsform der Erfindung dargestellt, in der Laktobionsäure als aktiver Bestandteil in einem Cheddar-Käsegemisch eingesetzt wird. Ferner sind in dieser Darstellung Milchsäurebakterien oder eine andere Kultur vollkommen weggelassen, so dass das Käsegemisch in Stufe 301 mit Laktobionsäure alleine direkt angesäuert wird. Das Käsegemisch wird hergestellt durch Mischen von Vollmilch, Wasser und Laktobionsäure in Mengen, wie sie allgemein bei der Diskussion der 1 beschrieben sind. Dann wird Labferment (z. B. Chymosin) zugesetzt, und das Gemisch wird bei 88°F [31,1°C] 30 Minuten inkubiert. Das Koagulat wird mit einem Messer geschnitten, um die Synerese zu ermöglichen (Stufe 307). Die Temperatur wird unter Rührung auf 102°F [38,9°C] erhöht und 60 Minuten gehalten. Der pH des Koagulats kann an dieser Stelle etwa 5,8 betragen. Die Molke (314) wird aus dem Quark (Stufe 313) entfernt mit nachfolgendem Salzen (315), Pressen (317) und Verpacken des Käsequarks (319). Das Nebenprodukt Molke (314) enthält Laktobionsäure und kann als Ausgangsmaterial in der Käseproduktion wieder eingesetzt werden.
  • Bezüglich der Labfermentierung in Stufe (303) ist die am meisten gebräuchliche Methode der Enzymkoagulierung die Proteolyse durch Aspartat-Proteinasen, die Proteine hydrolysierende Enzyme sind. Die Hauptquelle dieser Enzyme ist Lab, das aus Tieren, Pflanzen oder Pilzen erhalten werden kann. Der aktive Bestandteil des Labs ist die Rennin genannte Enzymfraktion. Das wichtigste Labferment ist Chymosin. Die traditionelle Hauptquelle für Labferment war der Labmagen junger Kälber, aber gegenwärtig wird Chymosin kommerziell aus genetisch veränderten Mikroorganismen hergestellt.
  • Das Cheddarkäseprodukt, das mit Laktobionsäure hergestellt wurde und diese enthält, hat zufrieden stellende organoleptische und strukturelle Eigenschaften ohne irgendwelche Geschmacksabweichungen und ist in diesen Eigenschaften mit herkömmlichem Cheddarkäse vergleichbar. Obgleich diese Ausführungsform mit Bezug auf Cheddarkäse erläutert wurde, ist sie auch auf die Produktion anderer Hartkäse anwendbar.
  • Die Ausführungsform unter Bezugnahme auf 4 ist eine Variation der Ausführungsform der 3 insofern, als die Laktoseoxidase zum Teilersatz von Kulturen benutzt wird, um die Ansäurung von Cheddarkäse zu unterstützen. In Stufe 401 wird das Cheddar-Käsegemisch mit nur 10% der herkömmlichen Kulturmenge (d. h. etwa 0,001% Kultur) hergestellt. Ein Oxidaseenzym wie Laktoseoxidase wird dem Käsegemisch ebenfalls zugesetzt. Die Funktion und die Menge der hier zugesetzten Laktoseoxidase sind ähnlich denen, die oben bei der in Verbindung mit 2 beschriebenen Ausführungsform angegeben wurden. Danach werden die Stufen 403–419 durchgeführt, die ähnlich den in Bezug auf 3 beschriebenen Stufen 303–319 sind.
  • Das Cheddarkäseprodukt hat zufrieden stellende organoleptische und strukturelle Eigenschaften ohne irgendwelchen Nebengeschmack. Es ist in diesen Eigenschaften mit herkömmlichem Cheddarkäse vergleichbar. Die Oxidase setzt einen signifikanten Anteil des ursprünglichen Laktosegehalts des Milchbestandteils (z. B. Milch) zu Laktobionsäure um, die auch die Ansäuerung des Gemisches unterstützt. Im Allgemeinen können 10 bis 50% der Laktose zu Laktobionsäure umgesetzt werden; bevorzugter werden 20 bis 40% umgesetzt.
  • Unter Bezugnahme nunmehr auf 5 wird nach einer anderen Ausführungsform der Erfindung anstelle der Kultivierung eine in-situ-Erzeugung von Laktobionsäure durch Oxidaseenzym zur direkten Ansäuerung von membranfiltriertem Käse erläutert. Das UF-Käsegemisch wird mit einer Oxidase hergestellt (Stufe 501). Brauchbare Oxidasen in dieser Hinsicht sind jene, die oben in Bezug auf die Diskussion der 2 beschrieben wurden. Vollmilch wird ultrafiltriert oder mikrofiltriert unter Benutzung einer herkömmlichen Apparatur für diese Zwecke (Stufe 503). Milch wird bei einer erhöhten Temperatur an eine semipermeable Membran geleitet, so dass Wasser und niedermolekulare Bestandteile durch die Membran hindurchgehen, während bestimmte Proteine und Fette von der Membran zurückgehalten werden. Die semipermeable Membran kann z. B. ausgewählt werden, um den Durchgang von Molekülen mit einem größeren Molekulargewicht als 10.000 einzuschränken. In der Stufe 505 werden Süßrahm und Labferment zugesetzt; es folgen eine Koagulation (Stufe 507) und Eindampfung (Stufe 509), um das Produkt 511 zu bilden, das dann verpackt wird.
  • Die Laktoseoxidase wird in einer wirksamen Menge zugesetzt, um wenigstens einen Teil der Laktose zu Laktobionsäure zu oxidieren und den pH des Käsegemisches genügend herabzusetzen, so dass ein separat zugesetztes Labferment die Koagulierung einleiten kann. Im Allgemeinen ist die zugesetzte Oxidasemenge ausreichend, um wenigstens 10% der anwesenden Laktose, vorzugsweise 10 bis 95% der anwesenden Laktose und insbesondere 20 bis 40% der anwesenden Laktose zu oxidieren.
  • Die Verwendung einer solchen Oxidase zur Erzeugung von Laktobionsäure in situ aus in dem Gemisch anwesender Laktose bietet dem zusätzlichen Vorteil, die Laktosegehalte in dem hergestellten Käse im Vergleich zu den Gehalten signifikant zu verringern, die sonst ohne Oxidasezugabe und bei sonstiger Gleichheit anwesend sind. Dies erlaubt wiederum das Erreichen niedrigerer Laktosegehalte in dem Käse oder die Möglichkeit, in dem Käsegemisch Milchbestandteile mit höheren Laktosegehalten einzusetzen als sie sonst gewöhnlich benutzt würden. Die Laktobionsäure dient auch dazu, den Bedarf an Starterkultur teilweise oder gänzlich zu verändern und zu vermindern, der sonst bei der Käseherstellung einzusetzen ist, während dabei eine geeignete Struktur erhalten bleibt und kein Beigeschmack auftritt. Wenn nur ein Teil der Kultivierung durch Einführung von Laktobionsäure ersetzt wird, kann die Koagulierung des Käsegemisches durch saure Koagulierung alleine unter Benutzung von Milchsäure und Laktobionsäure durchgeführt werden, die in einer vereinigten Menge zugesetzt werden. Auf diese Weise werden die Ergebnisse verbessert, da Zeiteinsparungen dadurch erreicht werden, dass wenigstens der Kultivierungsaufwand vermindert wird. Die wahlweise Mitzugabe von Geschmackskonzentrat zu dem Käsegemisch einschließlich der Laktobionsäure kann dazu dienen, bei reduziertem oder fehlendem Einsatz einer Starterkultur gewünschte Kulturmerkmale geschmacklich hinreichend zu kompensieren.
  • Bei einer wichtigen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird Laktobionsäure in Schmelzkäse eingebracht. Unter Bezugnahme auf 6 wird Laktobionsäure in verschiedenen Formen einem Schmelzkäsegemisch zugesetzt, das im Übrigen herkömmliche Bestandteile wie Emulgatoren, Salz, Konservierungsmittel, Farbstoffe, zerkleinerten Hartkäse und Milchbestandteile wie Molkeproteinkonzentrate und Trockenmolke enthält (Stufe 601). Das Käsegemisch wird zu einer plastischen homogenen Masse erhitzt (Stufe 603) und dann verpackt und gekühlt (Stufe 605). In 6A wird die Laktobionsäure dem Schmelzkäsegemischpräparat direkt zugesetzt. In 6B wird die Laktobionsäure unter Benutzung eines biogenerierte Laktobionsäure enthaltenden Käses zugesetzt. In 6C wird die Laktobionsäure unter Benutzung von Molke oder Molkekonzentrat oder -permeat zugesetzt, die biogenerierte Laktobionsäure enthalten. Ein solches Molkekonzentrat könnte z. B. dadurch erhalten werden, dass man Molke mit einer geeigneten Laktoseoxidase behandelt. Das Schmelzkäseprodukt, das mit Laktobionsäure hergestellt wurde und diese enthält, hat zufrieden stellende organoleptische und strukturelle Eigenschaften ohne Beigeschmack und ist in Bezug auf diese Eigenschaften mit herkömmlichem Schmelzkäse vergleichbar.
  • Bei der Produktion von Schmelzkäse ist es oft erwünscht, den Fett- und/oder Trockenmassegehalt des Schmelzkäses zu verringern. Diese Notwendigkeit beruht unter anderem darauf, dass der Verbraucher Produkte mit geringem Kaloriengehalt bevorzugt, und auf Bemühungen, Kosten je Einheitsmenge Schmelzkäse zu sparen. Wenn der Fett- oder Trockenmassegehalt in dem Schmelzkäse reduziert wird, gibt es jedoch oft ein Problem mit der Struktur des resultierenden Produkts mit reduziertem Fett- und/oder Trockenmassegehalt. Ein solches Produkt wird nämlich gewöhnlich eine verschlechterte Struktur haben und sensorische Bewertung (d. h. Mundgefühl) nicht erfüllen. Der Zusatz von Laktobionsäure und/oder ihres Salzes zu dem Verfahren schafft erwiesenermaßen einen Schmelzkäse, der einen reduzierten Fett- und/oder Trockenmassegehalt haben kann und dabei die mit diesen Stoffen verbundene Struktur und sensorische Eigenschaft beibehält. Im Einzelnen wurde gefunden, dass Laktobionsäure oder ihr Salz das Verhalten des Schmelzkäses bezüglich der nachfolgenden Cremekonsistenzbildung verbessert (d. h. sie erhöhen die Heißkäseviskosität während der Cremekonsistenzbildung im Anschluss an eine Wärmebehandlung der Schmelzkäseformulierung). Es wurde gefunden, dass Laktobionsäure die nachfolgende Cremekonsistenzbildung von Schmelzkäse wirksam verstärkt (d. h. die Heißkäseviskosität erhöht (oder bei reduziertem Fett- und/oder Trockenmassegehalt beibehält)), aber den Prozess der Cremekonsistenzbildung nicht verzögert. Viele Festigungsmittel (z. B. Dextran, Johannisbrot-Gummiharz und dergleichen) erhöhen während der Cremekonsistenzbildung ebenfalls die Heißkäseviskosität, führen aber im Allgemeinen zu einer Verzögerung des gesamten Prozesses der Cremekonsistenzbildung. Ferner führen Gummiharze und Stärken selbst in Mengen von weniger als 2% zu negativen sensorischen Eigenschaften (z. B. Mundgefühl und Oberflächenglanz). Gummiharze können aus diesem Grund z. B. in einigen Schmelzkäseaufstrichen gar nicht verwendet werden.
  • Demgemäß schafft die vorliegende Erfindung einen Schmelzkäse mit 0,1 bis 10% Laktobionsäure und/oder ihrem Salz. Vorzugsweise liegt die Menge der Laktobionsäure oder ihres Salzes in dem Schmelzkäse der vorliegenden Erfindung in dem Bereich von 0,5 bis 7% und insbesondere von 1 bis 5%.
  • Die Laktobionsäure kann in die Schmelzkäseformulierung als solche oder in der Form ihres Salzes oder in Form ihrer Gemische daraus eingeführt werden. Es kann irgendein Salz verwendet werden, sofern es in einem Nahrungsmittelprodukt zulässig ist und nicht in anderer Weise die Eigenschaften des Schmelzkäses verschlechtert. Beispiele diesbezüglicher Salze sind Alkali- und Erdalkalimetallsalze wie Natrium-, Kalium-, Calcium- und Magnesiumsalze sowie Ammoniumsalze. Unter diesen Salzen werden Natrium- und Calciumsalze bevorzugt.
  • Der Trockenmassegehalt in dem Schmelzkäse der Erfindung beträgt vorzugsweise 25 bis 60% und insbesondere 30 bis 50%. Der Fettgehalt in dem Schmelzkäse nach der vorliegenden Erfindung ist vorzugsweise 5 bis 40% und insbesondere 7 bis 30%. In diesem Zusammenhang soll sich die Bezeichnung ”reduzierter Fettgehalt und/oder Trockenmassegehalt” auf eine entsprechende Käseformulierung beziehen, die keine Laktobionsäure enthält. Demgemäß wird der Fachmann erkennen, dass es Schmelzkäseformulierungen ohne Laktobionsäure und mit einem geringeren Fett- und/oder Trockenmassegehalt als in dem erfindungsgemäßen Schmelzkäse geben kann. Jenen herkömmlichen Schmelzkäseformulierungen werden jedoch folglich die Eigenschaften des entsprechenden Schmelzkäses der Erfindung wie strukturelle Stabilität und sensorische Vorteile fehlen.
  • Ein Schmelzkäse der vorliegenden Erfindung einschließlich eines Käses mit einem reduzierten Fett und/oder Trockenmassegehalt kann durch Mischung herkömmlicher Schmelzkäseformulierungsbestandteile mit Laktobionsäure und/oder einem Salz der Laktobionsäure hergestellt werden. Bestandteile, die herkömmlicherweise bei der Herstellung von Schmelzkäse eingesetzt werden, sind Käse, Butter, wasserfreies Milchfett, Casein, Magermilchpulver, Molkepulver, Kohlenhydrate (wie Stärke, Laktose, Milchsäure und Bindungsmittel), Salze (wie Natriumchlorid und schmelzende oder emulgierende Salze (z. B. Salze der Zitronen- und Phosphorsäure)) und Wasser. Das bedeutet, dass herkömmlich verwendete Schmelzkäseformulierungen bei dem Verfahren der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden können.
  • Bei dem Verfahren der Erfindung wird die Laktobionsäure vorzugsweise in der Form einer wässrigen Lösung zugesetzt, in der die Säure als solche oder in der Form ihres Salzes enthalten ist. Ein Laktobionsäuresalz kann dadurch gebildet werden, dass man eine Base wie Natriumhydroxid, Kaliumhydroxid, Magnesiumhydroxid oder Calciumhydroxid oder die betreffenden Carbonate einer Laktobionsäurelösung zusetzt. Das Salz kann auch durch pH-Einstellung in der Schmelzkäseformulierung gebildet werden. Es ist so verständlich, dass Laktobionsäuresalz normalerweise nach Mischung der Schmelzkäseformulierungsbestandteile mit Laktobionsäure gebildet wird. Vorzugsweise wird der pH der resultierenden Schmelzkäseformulierung in dem Bereich von 5,5 bis 5,9, insbesondere 5,6 bis 5,8 eingestellt.
  • Bei einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens der Erfindung zur Herstellung von Schmelzkäse ersetzt die Laktobionsäure und/oder ihr Salz in der Schmelzkäseformulierung teilweise oder vollständig Laktose. Ein zusätzlicher Vorteil der Erfindung besteht darin, dass Bräunung infolge der Maillard-Reaktion in Formulierungen mit beibehaltenem Laktosegehalt nicht verstärkt wird und in Formulierungen drastisch vermindert wird, bei denen Laktose teilweise durch Laktobionsäure oder ihr Salz ersetzt ist.
  • In der Mischstufe des erfindungsgemäßen Verfahrens kann irgendein Mischverfahren benutzt werden, das bei der Schmelzkäseherstellung praktiziert wird. Typischerweise ist dies eine Mischung unter Rühr/Scherbedingungen bis zur Homogenität bei Temperaturen zwischen 15 und 30°C, insbesondere zwischen 20 und 25°C. Es kann eine herkömmliche Mischanlage benutzt werden wie etwa eine beliebige Mischerart (z. B. Rührer, Einzel- oder Doppelbandmischer und dergleichen). Die Mischstufe als solche ergibt die gewünschte Struktur (das ist eine gelartige Paste); das resultierende Produkt kann als das Endprodukt verpackt werden, oder es kann falls erwünscht oder nach den gültigen Regierungsvorschriften nötig weiter behandelt werden. Zum Beispiel ist eine UHT-Behandlung (ultrahohe Temperatur) in bestimmten Ländern oder Gebieten (z. B. Europäische Union) gesetzlich erforderlich, um eine Verminderung spezifischer Mikroorganismen (z. B. Clostridia) zu gewährleisten. Die Struktur des Schmelzkäsegemisches wird gewöhnlich in einer Wärmebehandlungsstufe zerstört, die unabhängig von dem besonderen Mischgerät oder der angewandten Arbeitsweise eine Lösung stark hydratisierter Bestandteile ergibt. Eine solche Behandlung wird normalerweise eine nachfolgende Cremekonsistenzbildung des Gemisches erfordern, um die gewünschten strukturellen Eigenschaften (d. h. eine feste Gelstruktur) zurückzugewinnen. Schmelzkäse, der nicht einer solchen die Struktur zerstörenden Behandlung unterworfen wird wie in den Vereinigten Staaten, bilden im Allgemeinen nachträglich keine Cremekonsistenz.
  • Ein detailliertes Verfahren zur Herstellung von Schmelzkäse mit einer Arbeitsweise zur nachfolgenden Bildung einer Cremekonsistenz wird nun beschrieben. Wenn das resultierende Gemisch der Schmelzkäseformulierungsbestandteile und der Laktobionsäure oder ihres Salzes wärmebehandelt wird, kann diese Behandlung unter Bedingungen durchgeführt werden, die üblicherweise bei der Sterilisierung oder UHT-Behandlung zur Anwendung kommen. Das heißt, die Temperatur ist vorzugsweise 105 bis 150°C. Wenn die Wärmebehandlung eine UHT-Behandlung ist, beträgt die Temperatur insbesondere 135 bis 140°C (im Falle indirekter Erhitzung, z. B. mit einem Plattenwärmeaustauscher) oder 140 bis 150°C (bei direkter Erhitzung, z. B. durch Wasserdampfinjektion). Wenn die Wärmebehandlung eine Sterilisierungsbehandlung ist, liegt eine bevorzugtere Temperatur in dem Bereich von 110 bis 120°C. Die Wärmebehandlung wird vorzugsweise 2 Sekunden bis 20 Minuten durchgeführt. Insbesondere bei der UHT-Behandlung ist die Erhitzungszeit 2 bis bis 15 Sekunden, während sie für die Sterilisierungsbehandlung in dem Bereich von 10 bis 20 Minuten liegt. Im Allgemeinen kann die Wärmebehandlung durch direkte Wasserdampfinjektion oder unter Benutzung eines Wärmeaustauschers mit geschabter Oberfläche oder einer Chargenkocherart (z. B. Stephan-Kocher) durchgeführt werden, wie sie üblicherweise auf diesem Gebiet benutzt wird.
  • Im Falle der Wärmebehandlung wird das wärmebehandelte Gemisch anschließend auf eine Temperatur vorzugsweise unter 100°C und über 15°C (z. B. 25 bis 98°C) abgekühlt. Ökonomisch vernünftig ist natürlich eine Temperatur, die dicht an der der folgenden Stufe der Cremekonsistenz-Nachbildung ist. Ein besonders bevorzugter Bereich ist daher 70 bis 95°C. Die Kühlung kann durch Entspannungskühlung (durch Druckentspannung) oder durch Benutzung irgendeiner Wärmeaustauscherart oder eines anderen Kühlgeräts durchgeführt werden wie etwa eines Plattenwärmeaustauschers, eines Wärmeaustauschers mit geschabter Oberfläche und dergleichen oder einer Kombination aus diesen.
  • Dann wird das gekühlte Gemisch der nachfolgenden Cremekonsistenzbildung unterworfen, die vorzugsweise bei einer Temperatur von 70 bis 95°C und insbesondere 80 bis 85°C durchgeführt wird. Die Behandlung der nachfolgenden Cremekonsistenzbildung kann in irgendeinem herkömmlichen Behälter oder Tank mit einem Gerät durchgeführt werden, das eine milde gleichmäßige Rühr/Scherwirkung erlaubt. Die Behandlung zur nachfolgenden Cremekonsistenzbildung wird vorzugsweise durchgeführt, bis der Viskositätswert eines entsprechenden Schmelzkäses erreicht ist, der keine Laktobionsäure oder ihr Salz enthält. Zeitabhängige Viskositätskurven herkömmlicher Arbeitsverfahren zur nachfolgenden Cremekonsistenzbildung sind in den 8 und 9 gezeigt. Wie aus diesen Kurven ersichtlich ist, erreicht die Viskosität nach einer Anfangsphase ein Plateau; die Behandlung zur nachfolgenden Cremekonsistenzbildung wird vorzugsweise fortgesetzt, bis dieses Plateau erreicht ist. Zu Zwecken dieser Erfindung wird dieses Plateau als der ”zeitunabhängige Viskositätswert” angesehen.
  • Obgleich es zur besseren Verfahrensüberwachung erwünscht sein kann, ist es nicht nötig, die Viskosität oder einen verwandten Parameter zu messen, um aus dem Ergebnis der Erfindung Nutzen zu ziehen. Wenige Testversuche und die Bewertung der zugehörigen Produktstruktur können ausreichend sein, um für eine Laktobionsäure oder ihr Salz enthaltende Formulierung schnell die optimale Zeit der Cremekonsistenzbildung (die gewöhnlich an dem Plateau ist) zu identifizieren. Eine Herstellungsanlage kann dann mit einer auf diese Weise festgestellten Zeit gefahren werden. Die Zeitdauer der Behandlung zur nachfolgenden Cremekonsistenzbildung beträgt vorzugsweise bis zu 90 Minuten und insbesondere 10 bis 40 Minuten. Die bei der Behandlung zur nachfolgenden Cremekonsistenzbildung benutzte Schergeschwindigkeit wird üblicherweise die Zeit der Cremekonsistenzbildung beeinflussen und in Abhängigkeit von der Auslegung der Anlage (z. B. Größe, kontinuierlicher oder chargenweiser Betrieb und dergleichen) variieren. Kenndaten wie die Schergeschwindigkeit müssen jedoch nicht als Kontrollparameter benutzt werden.
  • Bei einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens der Erfindung wird die Reaktion der nachfolgenden Cremekonsistenzbildung durch Zugabe von Fertigprodukt mit guter Konsistenzbildung (das ist vorgekochter Käse) in einer Menge bis zu 10%, vorzugsweise mehr als 0,1%, bevorzugter in dem Bereich von 0,5 bis 5% und insbesondere 2% initiiert (”katalysiert”). Der vorgekochte Käse kann ein ad hoc zubereitetes Material oder wie in Beispiel 8 ein handelsübliches Produkt sein. In der Anlage kann es zweckmäßig sein, wieder aufgearbeitetes Material als den vorgekochten Käse zur Initiierung der Reaktion zur nachfolgenden Cremekonsistenzbildung zu benutzen. Die Menge des vorgekochten Käses wird in einem gewissen Ausmaß die Zeit der Cremekonsistenzbildung beeinflussen (d. h. je mehr vorgekochter Käse, umso kürzer die Zeit der Cremekonsistenzbildung). In Beispiel 8 dienten Portionen eines handelsüblichen Produkts mit Cremekonsistenz zu diesem Zweck. Der Zusatz eines solchen ”Katalysators” (d. h. von vorgekochtem Käse) ist wichtig, um in Beispiel 8 die kurzen Cremekonsistenzbildungszeiten zu erreichen. Wenn kein vorgekochter Käse eingesetzt wird, erfordert die nachfolgende Cremekonsistenzbildung gewöhnlich beträchtlich längere Zeit (z. B. manchmal 2× so lange). Die 8 und 9 sind graphische Darstellungen, die Kurven der nachfolgenden Cremekonsistenzbildung (d. h. Viskosität als Funktion der Zeit) für die in den Beispielen 7 bzw. 8 beschriebenen Proben zeigen.
  • Der wärmebehandelte und nachfolgender Cremekonsistenzbildung unterworfene Schmelzkäse kann in der üblichen Weise weiter behandelt (z. B. gekühlt, verpackt, gelagert) werden. Der anfallende Schmelzkäse hat gegenüber herkömmlichen Produkten Vorteile dadurch, dass er bei einem geringeren Fett- und/oder Trockenmassegehalt vergleichbare Struktur und sensorische Eigenschaften beibehält oder diese bei dem gleichen Fett- und Trockenmassegehalt übertrifft.
  • Nachdem die Ausführungsformen des in den Figuren dargestellten Verfahrens sowie andere Ausführungsformen allgemein beschrieben wurden, wird die Erfindung nun an spezifischen Beispielen beschrieben, die verschiedene Merkmale der vorliegenden Erfindung weiter erläutern, aber den Schutzumfang der Erfindung nicht beschränken sollen, der durch die anhängenden Ansprüche definiert ist. Alle hier benutzten Prozentangaben beziehen sich auf das Gewicht, wenn nichts anderes angegeben ist.
  • Beispiel 1
  • Eine versuchsmäßige Zusammensetzung mit den Merkmalen einer Ausführungsform der Erfindung wurde hergestellt, um die Verwendung von Laktobionsäure zur direkten Ansäuerung bei der Weichkäseherstellung zu zeigen. Die Zusammensetzung des in dieser Hinsicht zubereiteten Käsegemisches ist in Tabelle 1 angegeben.
  • Zur Herstellung des Weichkäsegemisches wurde die Laktobionsäure, die als weißes kristallines Pulver im Handel von Lonza Inc. (Fairlawn, NJ) erhalten wurde, unter Rührung in dem in der Zusammensetzung eingesetzten Wasser gelöst. Bei diesem Versuch wurde die Laktobionsäure in ihrer freien Säureform zugesetzt. Die Laktobionsäure enthaltende Lösung wurde dann mit den restlichen Bestandteilen bestehend aus dem Süßrahm, ultrafiltrierter Milch, Salz (NaCl) und Gummiharz des Johannisbrotbaums gemischt. Das Gemisch wurde koaguliert und der pH des anfallenden Gemisches war etwa 4,52. Das Gemisch wurde dann bei 180°F [82,2°C] gekocht und dann bei 2.500 psi [17,24 MPa] homogenisiert. Während dieses Verfahrens ließ man den flüssigen Milchbestandteil nicht unter 140°F [60,0°C] abkühlen. Das erhaltene Weichkäseprodukt wurde dann in einzelne 8-Unzen-Becher verpackt und kalt gelagert. Tabelle 1 Bestandteile einer erfindungsgemäßen Weichkäsezusammensetzung
    Bestandteil Menge (%)
    Süßrahm 77,69
    UF-Milch (5X) 17,0
    Laktobionsäure 4,0
    Salz 0,7
    Gummiharz 0,3
    Kaliumsorbat 0,03
    Geschmacksstoffe 0,08
  • Das Weichkäseprodukt wurde durch geübte Gutachter organoleptisch bewertet. Es wurden keine Geschmacksabweichungen festgestellt. Die Gesamterscheinung, Geschmack, Struktur und Mundgefühl waren annehmbar. Das Fehlen von Kulturmerkmalen in dem erhaltenen direkt angesäuerten Weichkäse konnte durch Einsatz von Geschmackssystemen zur Schaffung eines gewünschten Weichkäsegeschmacks ausgeglichen werden.
  • Beispiel 2
  • Eine versuchsmäßige Zusammensetzung mit Merkmalen einer anderen Ausführungsform der Erfindung wurde hergestellt, um zur Ansäuerung des Weichkäses die Verwendung von Laktoseoxidaseenzym zur Erzeugung von Laktobionsäure in situ zu zeigen. Die Zusammensetzung des Weichkäsegemisches ist in Tabelle 2 angegeben. Diese Zusammensetzung wurde mit einer für herkömmlichen Weichkäse charakteristischen Kontrollzusammensetzung verglichen.
  • Bei diesem Versuch wurde der Enzymbestandteil Laktoseoxidase verwendet, um während der Weichkäseherstellung Laktobionsäure in situ zu erzeugen. Die Laktoseoxidase wurde von Novozymes A/S (Franklinton, NC) bezogen. Die Laktoseoxidase war ein Flavinenzym, bei dem FAD (Flavin-adenin-dinukleotid) als Kofaktor bei der Laktoseoxidase anwesend war.
  • Zur Herstellung des Weichkäsegemisches wurden Süßrahm, WPC 80, Salz, Gummiharz des Johannisbrotbaums, Weichkäse-Geschmackskonzentrat und K-Sorbat gemischt. Das Gemisch wurde dann durch Erhitzen auf 180°F [82,2°C] gekocht und 5 Minuten gehalten mit nachfolgender Homogenisierung des gekochten Gemisches bei etwa 2.500 psi [17,24 MPa].
  • An dieser Stelle wurde das homogenisierte Gemisch mit dem Laktoseoxidaseenzym und einer Massenweichkäse-Starterkultur inokuliert. Die Starterkultur war eine im Handel erhältliche Kultur von DVS Lactococcus lactis, die von Chris Hansen, Inc., Milwaukee, Wisconsin bezogen wurde. Nach Inkubierung über Nacht (16 Stunden) bei 72°F [22,2°C] war der pH auf 4,4 gefallen. Nach Einstellung des pH auf 4,7 mit frischem unbeimpftem Weichkäsegemisch wurde das Gemisch einer Erhitzungsstufe bei 180°F [82,2°C] unterworfen und bei 2.500 psi [17,24 MPa] homogenisiert. Das erhaltene Käseprodukt wurde dann in Becher von 8 Unzen [236,59 ml] verpackt und kalt gelagert.
  • Als Kontrolllauf wurde ein anderes Käsegemisch nach der in Tabelle 2 geschriebenen Formulierung und dem oben beschriebenen Arbeitsverfahren hergestellt, wobei abweichend der Laktoseoxidasebestandteil weggelassen wurde. Die Prozentangaben des Gemisches des Kontrolllaufs sind ebenfalls in Tabelle 2 angegeben. Tabelle 2 Bestandteile der Zusammensetzungen des erfindungsgemäßen Weichkäses und Kontrollweichkäses
    Bestandteil Erfindungsgemäße Probe Menge (%) Kontrollprobe Menge (%)
    Süßrahm 77,83 79,41
    Wasser 3,23 2,43
    UF-Milch (5X) 17,0 17,0
    Laktoseoxidase (258 U/ml) 0,82 0
    Tabelle 2 (Fortsetzung)
    Bestandteil Erfindungsgemäße Probe Menge (%) Kontrollprobe Menge (%)
    Kultur 0,01 0,01
    Salz 0,70 0,73
    Gummiharz 0,30 0,31
    Kaliumsorbat 0,03 0,03
    Geschmackstoffe 0,08 0,08
  • Das unbehandelte Kontrollweichkäseprodukt enthielt bestimmungsgemäß 2,5% Laktose. Demgegenüber enthielt das für die Erfindung repräsentative, mit Laktoseoxidaseenzym behandelte Weichkäseprodukt nur 0,3% Laktose. Der Laktobionsäuregehalt der Weichkäseprodukte wurde durch Hochleistungsflüssigkeitschromatographie unter Benutzung eines Ionenaustauschprotokolls bestimmt. Bei dem mit Laktoseoxidaseenzym behandelten Produkt waren etwa 88% der ursprünglichen Laktose zu Laktobionsäure umgesetzt worden.
  • Wie durch diese Ergebnisse auch gezeigt wird, erlaubt die Erfindung neben der Aziditätserzeugung in situ zur Unterstützung der Ansäuerung den Einsatz von Molkeproteinkonzentraten mit höherem Laktosegehalt in Weichkäsegemischformulierungen.
  • Beispiel 3
  • Eine versuchsmäßige Zusammensetzung mit den Merkmalen noch einer anderen Ausführungsform der Erfindung wurde hergestellt, um den Einsatz von Laktobionsäure zur direkten Ansäuerung bei der Herstellung von Cheddarkäse zu zeigen.
  • Ein Cheddarkäsegemisch, das 20 g Laktobionsäure in 475 ml Milch und 5 ml Wasser gelöst enthielt, wurde in einem sterilen Becherglas zubereitet. Dann wurden dem Gemisch 500 μl doppelstarkes CHY-MAX® zugesetzt. CHY-MAX® ist eine Reihe von durch Fermentierung hergestellten Chymosinprodukten und wurde von Chris Hansen, Inc., Milwaukee, Wisconsin bezogen. Das resultierende Gemisch wurde bei 88°F [31,1°C] 30 Minuten inkubiert. Das Koagulat wurde zur Synerese mit einem Messer geschnitten. Das Koagulat wurde zur Erhöhung seiner Temperatur von etwa 88°F [31,1°C] auf 102°F [38,9°C] unter häufigem Schütteln in einem Wasserbad erwärmt. Als das Koagulat etwa 102°F [38,9°C] erreichte, wurde es weitere 60 Minuten bei einem pH von 5,8 inkubiert, dekantiert und dann zur Molkeentfernung gepresst. Der Quark wurde mit 0,7% Natriumchlorid gesalzen. Der gesalzene Quark wurde über Nacht (das sind 16 Stunden) gepresst, und dann wurde der Käse in Vakuumbeutel verpackt.
  • Das Cheddarkäseprodukt hatte zufrieden stellende organoleptische und strukturelle Eigenschaften, ohne dass irgendwelche Geschmacksabweichungen festgestellt wurden. Diese Ausführungsform bietet wegen des Fehlens der Verarbeitung mit Milchsäurebakterienkulturen Zeiteinsparungen bei der Hartkäseproduktion und demzufolge erhöhte Ertragsausbeuten.
  • Beispiel 4
  • Eine versuchsmäßige Zusammensetzung mit Merkmalen einer anderen, der Herstellung von Hartkäse verwandten Ausführungsform der Erfindung wurde hergestellt, um zur Unterstützung der Ansäuerung bei der Cheddarkäseherstellung den Einsatz von Laktoseoxidase zum Teilersatz von Kulturen zu zeigen.
  • Zur Herstellung eines Cheddarkäsegemisches wurden 950 Einheiten Laktoseoxidase desselben Typs, wie er in Beispiel 2 beschrieben wurde, in einem sterilen Becherglas 475 ml Milch und 5 ml Wasser unter Mischung mit 0,001% Starterkultur zugesetzt. Die Starterkultur war eine Kultur DVS Lactococcus lactis, die von Chris Hansen, Inc., Milwaukee, Wisconsin geliefert wurde. Die normalerweise bei der Cheddarkäseherstellung eingesetzte Kulturmenge beträgt etwa 0,01% des Käsegemisches, so dass dieses Beispiel nur etwa 10% der typischen Menge des Starterkulturgehalts in einem Käsegemisch brauchte.
  • Dann wurden 500 μl CHY-MAX® doppelter Stärke zugesetzt, und das resultierende Gemisch wurde 30 Minuten bei 88°F [31,1°C] inkubiert. Das Koagulat wurde zur Synerese mit einem Messer geschnitten. Das Koagulat wurde unter häufigem Schütteln in einem Wasserbad zur Erhöhung seiner Temperatur von etwa 88°F [31,1°C] auf etwa 102°F [38,9°C] erwärmt. Nachdem das Koagulat 102°F [38,9°C] erreicht hatte, wurde es weitere 60 Minuten bei pH 5,8 inkubiert, dekantiert und dann zur Molkeentfernung gepresst. Der Quark wurde mit 0,7% Natriumchlorid gesalzen. Der gesalzene Quark wurde über Nacht (d. h. 16 Stunden) gepresst, und dann wurde der Käse in Vakuumbeutel verpackt.
  • Die Ergebnisse zeigten, dass die Bildung von Laktobionsäure in situ in Cheddarkäse, der bei diesem Versuch nach einer Ausführungsform der Erfindung hergestellt wurde, die Kulturmenge verringerte, die dem Käsegemisch zur nötigen Herabsetzung des pH zugesetzt werden musste.
  • Ferner enthielt das für die Erfindung charakteristische, mit Laktoseoxidaseenzym behandelte Cheddarkäseprodukt weniger als 0,2% Laktose. Ein separater Kontrolllauf des Cheddarkäseprodukts, das in gleicher Weise, jedoch unter Benutzung von 0,01% Starterkultur und ohne den Lactoseoxidasebestandteil hergestellt war, enthielt gemäß Bestimmung weniger als 0,3% Laktose. Das Cheddarkäseprodukt hatte zufrieden stellende organoleptische und strukturelle Eigenschaften ohne irgendwelche Geschmacksabweichungen, und es war hinsichtlich dieser Eigenschaften mit der Kontrollprobe des Cheddarkäses vergleichbar.
  • Beispiel 5
  • Bei einem anderen Versuch diente anstelle von Kultivierung Laktoseoxidaseenzym zur Erzeugung von Laktobionsäure in situ für die Ansäuerung bei der Produktion von UF-Käse. Die Zusammensetzung des UF-Käsegemisches ist in Tabelle 3 angegeben.
  • Für dieses Arbeitsverfahren wurden 1.000 ml frische Magermilch bei 145°F [62,8°C] auf das Fünffache unter Benutzung eines Ultrafiltrationsgeräts konzentriert, das eine Membranporengröße hatte, die den Durchtritt von Molekülen mit einem größeren Molekulargewicht als 10.000 einschränkte. Vor Beginn der Ultrafiltration wurde ein Laktoseoxidaseenzym der in Beispiel 2 beschriebenen Art in einer Menge von 0,2 Einheiten je Gramm Milch zugesetzt. Gleichzeitig wurden 5,4 g Salz zugegeben. Die Konzentrierung durch das Ultrafiltrationsverfahren wurde beendet, als 80% des ursprünglichen Milchvolumens entfernt waren. 103 g Süßrahm (40%) wurden dann der konzentrierten Milch zugesetzt, um ein Verhältnis Protein:Fett von etwa 0,8 zu erreichen. 10 μl Labferment wurden dem konzentrierten Magermilch/Rahm-Gemisch zugesetzt, und das Gemisch wurde langsam gerührt, bis das Laktoseoxidaseenzym genügend Laktose zur Laktobionsäure umgesetzt hatte, so dass das Gemisch einen pH von etwa 5 erreichte. Die Eindampfung wurde nach einer für diesen Zweck üblichen Eindampfungsmethode durchgeführt, um den gewünschten Endfeuchtigkeitsgehalt des Käses zu erreichen. Tabelle 3 Bestandteile einer erfindungsgemäßen UF-Käsezusammensetzung
    Bestandteil Menge
    Magermilch 1000 ml
    Süßrahm (40%) 103 g
    Enzym 2000 Einheiten
    Salz 5,4 g
    Labferment 10 μl
  • Durch Bestimmung des Laktosegehalts in dem UF-Produktkäse und Vergleich dieses Wertes mit dem eines Kontrolllaufs, bei dem der UF-Käse in gleicher Weise, jedoch unter Wegfall der Zugabe der Laktoseoxidase hergestellt wurde, wurde bestätigt, dass die in der Magermilch vorliegende Laktose bei Verarbeitung in Gegenwart des Laktoseoxidaseenzyms zu Laktobionsäure umgesetzt war. Ferner wurde wegen der Umsetzung von Laktose zu Laktobionsäure für das umgesetzte Retentat weniger Diafiltration benötigt verglichen mit der bei der herkömmlichen UF-Käseproduktion typischerweise benutzten. Das bedeutet, diese Ausführungsform ergab viel mehr von Laktose abgeleitete Feststoffe, als das gleiche Verfahren unter Benutzung von Starterkulturen erbringen würde. Da Laktobionsäure (Formelgewicht 358,3) ein Massengewicht/Mol hat, das etwa das Vierfache des Massengewichts/Mol der Milchsäure (Formelgewicht 90,08) beträgt, wird auf molarer Basis eine größere aus Laktose stammende Masse auf einer äquimolaren Basis zurückgehalten, wenn wie nach dieser Ausführungsform der Erfindung Laktose anstatt zu Milchsäure zu Laktobionsäure umgesetzt wird.
  • Beispiel 6
  • Bei diesem Versuch wurden Schmelzkäse aus Käsegemischzusammensetzungen hergestellt, die eine von drei verschiedenen Laktobionsäureformen enthielt. Die Grundzusammensetzungen der drei Schmelzkäsegemische sind in Tabelle 4 angegeben. Sie variierten nur in der besonderen Form der eingesetzten Laktobionsäure. Als Kontrolllauf wurde ein anderes Käsegemisch nach der in Tabelle 4 beschriebenen Formulierung und der unten beschriebenen Arbeitsweise hergestellt, wobei abweichend die Laktobionsäure weggelassen wurde.
  • Die diese Erfindung charakterisierenden Käsegemische enthielten die folgenden Bestandteile: Molkeproteinkonzentrat (WPC 34, Wisconsin Whey International, Juda, Wisconsin) mit einem Gehalt von 34% Molkeprotein, Milchproteinkonzentrat (NZ MPC-70, New Zealand Milk Products, Wellington, New Zealand), Trockenmolke (mit einem Gehalt von 71,78% Laktose; Krafen, Kraft Foods, Glenview 111.), Wasser, zerkleinertem Käse, wasserfreiem Milchfett (AMF), den Farbstoffen APO und Annatto, Sorbinsäure, Emulgatoren (nämlich Mononatriumphosphat und Dinatriumphosphat), Salz (NaCl), Kondensat und Laktobionsäure. Das Kondensat ist das Wasser, das der Käsemasse während des Kochens durch Kondensation von Wasserdampf zugesetzt wird, der bei der Schmelzkäseherstellung in dem direkten Wasserdampfinjektionsverfahren eingesetzt wird. Die Menge des Kondensats ist von der Zeit, der Kochtemperatur und der Anfangstemperatur des Käsegemischs abhängig. Diese Menge wird bestimmt und wird bei der Einstellung des Wassers in der Formulierung benutzt. Der Kontrolllauf hatte die gleiche Zusammensetzung mit der Ausnahme, dass er keine Laktobionsäure enthielt (alle anderen Bestandteile waren in den gleichen Verhältnissen enthalten).
  • Das Käseherstellungsverfahren war wie folgt. Käse, AMF, emulgierendes Salz, Sorbinsäure, Mono und Dinatriumphosphat, APO und Annatto wurden in eine Hobart-Mischerschale eingesetzt und etwa 2 Minuten gemischt. Eine feuchte Mischung des Rests der Bestandteile wurde in der Laktobionsäurelösung (unten beschrieben) hergestellt und der Mischerschale zugesetzt. Die Mischung wurde fortgesetzt, bis alle Bestandteile gut gemischt waren. Für den Kontrolllauf wurde die feuchte Mischung des Rests der Bestandteile stattdessen in dem Wasser ohne die Laktobionsäure hergestellt, und diese feuchte Mischung wurde der Mischerschale zugesetzt.
  • Das durchgemischte Gemisch wurde in einen Kocher übertragen, wo es durch direkte Wasserdampfeinblasung erhitzt wurde. Das Gemisch wurde auf 184°F [84,4°C] mit einer Erhitzungsgeschwindigkeit von 1°F/Min [0,6°C/Min] erhitzt. Die Temperatur wurde auf 184°F [84,4°C] gehalten, und die Mischung wurde etwa 2 Minuten fortgesetzt. Das Produkt wurde in Becher von 8 Unzen [236,59 ml] gegossen, abgekühlt und in gekühltem Zustand bis zur weiteren Verwendung gelagert. Tabelle 4 Bestandteile einer erfindungsgemäßen Schmelzkäsezusammensetzung
    Bestandteil Menge (g) Menge (%)
    MPC-70 344,74 15,22
    WPC 34 94,80 2,18
    Trockenmolke 21,55 6,95
    Wasser 679,04 29,94
    Käse 340,20 15,0
    AMF 378,76 16,70
    APO 0,46 0,02
    Annatto 0,46 0,02
    Sorbinsäure 2,29 0,10
    MSP1 7,20 0,32
    DSP1 55,63 2,45
    Emulgierendes Salz 34,38 1,52
    Kondensat2 204,12 9,0
    Form der Laktobionsäure3 90,72 4,0
    1 Es wurde kein Mononatriumphosphat zugesetzt, wenn die Laktobionsäure direkt verwendet wurde. Stattdessen wurde eine äquivalente Menge Dinatriumphosphat zugesetzt zusätzlich zu der Menge des Bestandteils, die für den Bestandteil in Tabelle 4 für die Formulierung schon spezifiziert ist.
    2 Das ”Kondensat” war das Wasser, das der Käsemasse während der Kochung durch Kondensation des Wasserdampfs zugesetzt wurde, der bei der Schmelzkäseherstellung zu dem herkömmlichen direkten Wasserdampfinjektionsverfahren diente. Die Kondensatmenge ist abhängig von der Zeit, Kochtemperatur und Anfangstemperatur des Gemisches. Diese Menge wurde bestimmt und fand bei der Einstellung des Wassers in der Käsezusammensetzung Anwendung.
    3 Eine der drei verschiedenen Laktobionsäureformen wurde den drei verschiedenen Käsegemischproben mit der obigen Zusammensetzung zugesetzt. Diese drei verschiedenen untersuchten Laktobionsäureformen wurden in Lösung wie folgt zugesetzt: (a) Laktobionsäure gelöst in dem Wasser und direkt verwendet; (b) Laktobionsäurelösung, die hergestellt wurde durch Auflösen freier Säure in dem Wasser mit nachfolgender Neutralisierung der sauren Lösung mit Natriumhydroxid auf einen pH von etwa 7 vor dem Zusetzen der Laktobionsäure enthaltenden Lösung zu dem Käsegemisch; und (c) Calciumsalz der Laktobionsäure, Calciumlactobionat, das im Wasser gelöst war.
  • Zusätzliche Schmelzkäseproben von jeder der drei oben beschriebenen Grundformulierungen wurden durch solche Einstellung der Zugabemenge der Laktobionsäure hergestellt, dass ihr Gehalt von 1 bis 6% in Stufen von etwa 1% in diesem Bereich variierte. Ein Gehalt von 4% Laktobionsäure erwies sich in den geprüften Schmelzkäseprodukten als optimal.
  • Aussehen, Geschmack, Struktur und Mundgefühl sowie Gesamtgeschmack wurden für jede Probe qualitativ organoleptisch von einer Gruppe aus fünf Gutachtern bewertet, die eine Bewertungsskala aus vier Punkten benutzten: Nicht annehmbar, gleich wie das Bezugsprodukt, knapp besser als das Bezugsprodukt und bedeutend besser als das Bezugsprodukt.
  • Als Ergebnisse dieser Bewertung zeigte der die neutralisierte Laktobionsäure enthaltende Schmelzkäse ein dem Kontrollprodukt ähnliches Aussehen. Die Struktur und das Mundgefühl dieses Käseprodukts erwiesen sich ebenfalls als gleich mit dem Kontrollprodukt.
  • Die Verwendung der freien Laktobionsäureform trug zu keinen Geschmacksabweichungen bei, und einige Gutachter bemerkten, dass sie Käse/Milch-Merkmale in dem Produkt verstärkte.
  • Bei Schmelzkäseprodukten, die nichtneutralisierte Laktobionsäure und Calciumlaktobionat enthalten, wurde gefunden, dass sie einen annehmbaren Käsegeschmack haben. Das Aussehen, die Struktur und das Mundgefühl jener Proben wurden bei höheren Zugabemengen schlechter (mehr als etwa 4%).
  • Beispiele 7 und 8
  • Diese Beispiele erläutern ebenfalls die Einbringung von Laktobionsäure in Schmelzkäse. Alle Bestandteile der gewünschten Schmelzkäseformulierung werden gemischt und 3 Minuten unter Benutzung eines Thermomix TM21 (Vorwerk) bei der Geschwindigkeitseinstellung 6 und Raumtemperatur voremulgiert. In Beispiel 7 wird das anfallende Gemisch in einer Roversi-Apparatur durch indirekte Erhitzung auf 60°C erhitzt mit folgender direkter, 80 Sekunden dauernder Erhitzung mit Wasserdampf. In Beispiel 8 wird das Gemisch in der Roversi-Apparatur durch indirekte Erhitzung mit folgender, direkter, 105 Sekunden dauernder Erhitzung mit Wasserdampf auf 50°C erhitzt. In beiden Beispielen wird das Gemisch auf 80°C abgekühlt, mit 2% vorgekochtem Käse (”nachbearbeitetes Produkt”; Handelsprodukt mit Cremekonsistenz) gemischt und in einem Brabender-Farinograph-Resistographen bei Geschwindigkeitseinstellung 2 und 80°C einer nachfolgenden Cremekonsistenzbildung unterzogen, bis das Viskositätsplateau erreicht ist (etwa 1 Stunde in beiden Beispielen). Das Produkt wird in Behälter abgefüllt, auf Umgebungstemperatur abkühlen gelassen, weiter gekühlt und wenigstens 2 Wochen bei 4°C gelagert.
  • Der in den Beispielen 7 und 8 benutzte Brabender-Farinograph zeichnet das Drehmoment auf (100 Farino-Einheiten = 1 Nm), das mit der Heißkäseviskosität in Beziehung steht. Dieses Gerät wird für Versuche in kleinem Maßstab benutzt, da es den in einer Anlage benutzten Cremekonsistenzbildungstank nachahmt und ihn mit einem die Viskosität aufzeichnenden Gerät kombiniert. Ein solches Gerät ist in der Anlage jedoch nicht vorgeschrieben. Es wurden Tests durchgeführt, um sicherzustellen, dass die aus dem Grabender-Farinographen und dem in der Pilotanlage benutzten Viskositätsmessgerät erhaltenen Cremekonsistenzbidungskurven vergleichbar (d. h. repräsentativ) sind. Der Farinograph ist im Einzelnen näher beschrieben in ”The Farinograph Handbook”, 3. Auflage, B. L. D'Appolonia und W. H. Kunerth, Herausgeber, American Association of Cereal Chemists, St. Paul, USA, 1984.
  • In Beispiel 7 wurden Schmelzkäsezusammensetzungen der folgenden Endformulierungen hergestellt:
    Kontrolle 1 Erfindungsbeispiel 7
    Trockenmasse 42,0 40,9
    Fett 17,8 15,0
    Protein 9,9 9,5
    Laktose 5,8 5,7
    Laktobionsäure 0,0 2,0
  • Alle Prozessparameter waren für beide Formulierungen identisch. Die Einbringung von 2% Laktobionsäure erlaubt eine Feststoffreduzierung von 1,1% und gleichzeitig eine Fettreduzierung von 2,8%.
  • Die detaillierten Bestandteile der Proben des Beispiels 7 waren wie folgt:
    Kontrolle 1 Erfindungsbeispiel 7
    Butter 16,87 13,40
    Milchprotein 14,58 14,02
    Käse 17,5 17,5
    Schmelzsalze 3,15 3,28
    Wasser 45,38 47,28
    Natriumchlorid 0,90 0,90
    Bindungsmittel 1,62 1,62
    Laktobionsäure 0,0 2,0
  • Beide Formulierungen zeigen oder werden schließlich eingestellt auf einen pH zwischen 5,6 und 5,9, insbesondere auf einen pH zwischen 5,6 und 5,8.
  • In Beispiel 8 wurden Schmelzkäsezusammensetzungen der folgenden Endformulierungen hergestellt:
    Kontrolle 2 Erfindungsbeispiel 8
    Trockenmasse 40,7 40,1
    Fett 22,2 18,9
    Protein 12,3 12,3
    Laktose 0,2 0,2
    Laktobionsäure 0,0 3,0
  • Für beide Formulierungen sind alle Prozessparameter identisch. Die Einbringung von 3% Laktobionsäure erlaubt eine Feststoffverringerung von 0,6% und gleichzeitig eine Fettverringerung von 3,3%.
  • Die detaillierten Bestandteile der Proben des Beispiels 8 sind wie folgt:
    Kontrolle 2 Erfindungsbeispiel 8
    Butter 18,94 15,59
    Milchprotein 10,96 10,96
    Käse 11,44 11,44
    Schmelzsalze 3,45 3,45
    Wasser 53,81 54,56
    Natriumchlorid 1,0 1,0
    Milchsäure 0,4 0
    Laktobionsäure 0,0 3,0
  • Beide Formulierungen zeigen oder werden schließlich eingestellt auf einen pH zwischen 5,6 und 5,9, insbesondere auf einen pH zwischen 5,6 und 5,8.
  • Die Cremekonsistenzbildungskurven (d. h. die Veränderungen der Heißkäseviskosität) für die Proben des Beispiels 7 sind in 8 und die für die Proben des Beispiels 8 in 9 gezeigt. Die Cremekonsistenzbildungskurven beider Erfindungsproben legen sich eng an die der Bezugsproben (Stand der Technik) an, die die gewünschte Heißkäseviskosität repräsentieren. Unterschiede in sensorischen Eigenschaften (z. B. Oberflächenglanz, Klebrigkeit an der Folie, Cremigkeit, Salzigkeit und Säuerlichkeit) zwischen der erfindungsgemäßen Probe und der Kontrollprobe konnten durch eine formlose sensorische Bewertung nicht festgestellt werden.
  • Beispiel 9
  • Dieses Beispiel erläutert die Verwendung von Laktobionsäure zur Steigerung der aus Laktose stammenden Feststoffe in Schmelzkäse. Wegen der Tendenz der Laktose zur Bildung unerwünschter Kristalle sind Laktosegehalte in Schmelzkäseprodukten je nach der spezifischen Formulierung im Allgemeinen auf 6 bis 9% beschränkt. Der Einsatz von Laktobionsäure neben der normalerweise vorliegenden Laktose erlaubt in Schmelzkäseprodukten höhere, aus Laktose stammende Feststoffgehalte.
  • 0,7 lb [0,32 kg] Laktobionsäure wurde mit 2,9 lb [1,32 kg] MPC-70, 0,5 lb [0,23 kg] WPC-35, 4,7 lb [2,13 kg] getrockneter Süßmolke und 11 lb [4,99 kg] Wasser vereinigt. Dieses Gemisch wurde einer geschmolzenen Mischung aus 40 lb [18,14 kg] Cheddarkäse, 2 lb [0,91 kg] wasserfreiem Milchfett und 1,7 lb [0,77 kg] emulgierenden Salzen zugesetzt. Der resultierende Schmelzkäse wurde in Scheiben verpackt. Die Schmelzkäsescheiben mit einem Gehalt von 1% Lactobionsäure unterschieden sich nicht von Kontroll-Schmelzkäsescheiben, die keine Lactobionsäure enthielten, hatten aber den Vorteil, dass etwa 1% der Protein- und Fettfeststoffe durch Laktobionsäure ersetzt wurden.
  • Beispiel 10
  • Dieses Beispiel erläutert die Verwendung von Laktobionsäure zum Ersetzen von Milchfett in Schmelzkäse. Laktobionsäure kann bis zu 25% des Milchfetts in Prozesskäse bei geringer Zunahme der Produktfestigkeit und geringer Schmelzeinschränkung ersetzen.
  • Die folgenden Formulierungen dienten zur Herstellung mehrerer Schmelzkäseprodukte.
    Bestandteil Menge
    Kontrolle 2% Laktobionsäure 4% Laktobionsäure
    Cheddarkäse 26% 26% 26%
    Milchfett 12,6% 10,6% 8,6%
    MPC-70 7,1% 7,1% 7,1%
    WPC-34 13,9% 13,9% 13,9%
    Getrocknete Süßmolke 0,2% 0,2% 0,2%
    Milchsäure 0,6% 0,6% 0,8%
    Laktobionsäure (neutralisiert mit NaOH) 0% 2,0% 4,0%
    Wasser 35,2% 35,2% 35,2%
    Penetrometer-Festigkeit 26,5 mm 21,1 mm 23,1 mm
    Schmelzpunkt 50,9°C 64,7°C 66,8°C
  • Der Ersatz von Milchfett durch Laktobionsäure erhöhte die Festigkeit etwas und verminderte die Schmelzbeschränkung ein wenig.
  • Obgleich die Verwendung von Laktobionsäure hier bei der Herstellung verschiedener Käse- und Molkereiproduktarten erläutert wurde, ist erkennbar, dass die vorliegende Erfindung auch die Verwendung von Laktobionsäure als ein allgemeines Ansäuerungsmittel für Nahrungsmittel, einen Emulgator, einen Calciumverstärker oder -chelatbildner, ein Antioxidationsmittel und ein Füllmittel für andere Nahrungsmittelarten neben den Molkereiprodukten in Betracht zieht.

Claims (31)

  1. Verfahren zur Herstellung eines Lactobionsäure enthaltenden Käseprodukts, bei dem man ein flüssiges Gemisch herstellt, das einen Milchbestandteil, Lactose und Lactobionsäure oder ihr diätetisch zulässiges Salz oder ihre neutralisierte Form aufweist, und das flüssige Gemisch behandelt, um das Käseprodukt zu erhalten.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Milchbestandteil unter flüssiger Milch, konzentrierter Milch, UF-Permeat, Molkenproteinkonzentrat, Rahm, Süßrahm, Milchfeststoffen, Molkerei-Nebenproduktströmen und Gemischen aus diesen ausgewählt ist.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, bei dem die Lactobionsäure dem flüssigen Gemisch als eine Lösung eines Lactobionatsalzes zugesetzt wird, das in Wasser gelöst und durch Zusatz einer alkalischen Substanz auf einen pH von 7 neutralisiert ist.
  4. Verfahren nach Anspruch 2, bei dem die Lactobionsäure durch katalytische Oxidation wenigstens eines Teils der Lactose zu Lactobionsäure unter Benutzung einer Oxidase erzeugt wird.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, bei dem die Oxidase Lactoseoxidase ist.
  6. Verfahren nach Anspruch 4 oder Anspruch 5, bei dem die Oxidase Lactoseoxidase in Kombination mit einem FAD aufweisenden Kofaktor ist.
  7. Verfahren nach Anspruch 4 oder Anspruch 5, bei dem die Oxidase ein Gemisch aus Lactoseoxidase und Glucoseoxidase ist.
  8. Verfahren nach Anspruch 4 oder Anspruch 5, bei dem die Oxidase ein Gemisch aus Lactoseoxidase und Hexoseoxidase ist.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 8, bei dem die Stufe der Behandlung des flüssigen Gemisches die Koagulierung des Käsegemisches zur Gewinnung des Käseprodukts umfasst.
  10. Verfahren nach Anspruch 9, bei dem die Lactobionsäure in einer Menge von 0,1 bis 10 Prozent des flüssigen Gemisches, vorzugsweise 2 bis 6 Prozent des flüssigen Gemisches und insbesondere 3 bis 5 Prozent des flüssigen Gemisches vorliegt.
  11. Verfahren nach Anspruch 9, bei dem die Lactobionsäure in einer zur Auslösung der Koagulation des flüssigen Gemisches wirksamen Menge vorliegt.
  12. Verfahren nach Anspruch 9, bei dem die Lactobionsäure in einer wirksamen Menge vorliegt, um den pH des flüssigen Gemisches auf den isoelektrischen Punkt des darin anwesenden Kaseins zu verringern.
  13. Verfahren nach Anspruch 9, bei dem die Lactobionsäure in einer zur Verringerung des pH des flüssigen Gemisches wirksamen Menge anwesend ist.
  14. Verfahren nach Anspruch 9, bei dem die Lactobionsäure als ein Alkalisalz oder ein Erdalkalimetallsalz der Lactobionsäure vorliegt.
  15. Verfahren nach Anspruch 9, bei dem die Lactobionsäure als ein Natrium-, Kalium- oder Calciumsalz der Lactobionsäure vorliegt.
  16. Verfahren nach Anspruch 9, bei dem die Lactobionsäure als eine freie Säure vorliegt.
  17. Verfahren nach Anspruch 9, bei dem das flüssige Gemisch ferner ein enzymatisches Koagulierungsmittel enthält.
  18. Verfahren nach Anspruch 9, ferner mit den Stufen der Bildung eines Quarks und einer Molke aus dem koagulierten Gemisch und der Trennung des Quarks von der Molke zur Gewinnung des Käseprodukts.
  19. Verfahren nach Anspruch 9, bei dem das flüssige Gemisch ferner eine Starterkultur enthält.
  20. Verfahren nach Anspruch 9, bei dem das flüssige Gemisch ferner Milchsäurebakterien in einer zur Züchtung in dem flüssigen Gemisch wirksamen Menge aufweist.
  21. Verfahren nach Anspruch 9, bei dem das Käseprodukt Weichkäse ist.
  22. Verfahren nach Anspruch 9, bei dem das Käseprodukt Cheddarkäse ist.
  23. Verfahren zur Herstellung eines Lactobionsäure enthaltenden Schmelzkäseprodukts, bei dem man ein Käsegemisch herstellt, das Lactose, zerkleinerten festen Käse und Lactobionsäure oder ihr diätetisch zulässiges Salz oder ihre neutralisierte Form enthält, das Käsegemisch für einen Zeitraum auf eine Temperatur erhitzt, um eine geschmolzene Käsemischung zu gewinnen, die geschmolzene Käsemischung zwischen etwa einer und zehn Minuten auf eine Temperatur zwischen 170°F (76,7°C) und 200°F (93,3°C) erhitzt, um das Schmelzkäseprodukt zu bilden, und das Schmelzkäseprodukt verpackt.
  24. Verfahren zur Herstellung von Schmelzkäse mit den Stufen der (a) Mischung der Schmelzkäseformulierungsbestandteile mit Lactobionsäure und/oder ihrem Salz, um ein Gemisch zu bilden, (b) Wärmebehandlung des Gemisches, (c) Kühlung des wärmebehandelten Gemisches und (d) nachfolgende Cremekonsistenzbildung des gekühlten Gemisches auf ein gewünschtes Viskositätsniveau.
  25. Verfahren nach Anspruch 24, bei dem das Gemisch in Stufe (b) 2 Sekunden bis 20 Minuten auf eine Temperatur von 105 bis 150°C erwärmt wird und das wärmebehandelte Gemisch in Stufe (c) auf 70 bis 95°C abgekühlt wird.
  26. Verfahren nach Anspruch 25, bei dem das in Stufe (d) erreichte Viskositätsniveau ein von der Zeit unabhängiges Viskositätsniveau ist.
  27. Käseprodukt, das Käse und Lactobionsäure oder ihr diätetisch zulässiges Salz oder ihre neutralisierte Form enthält, bei dem die Lactobionsäure oder ihr diätetisch zulässiges Salz oder ihre neutralisierte Form in einer Menge von 0,1 bis 10 Prozent des Käseprodukts vorliegt.
  28. Käseprodukt nach Anspruch 27, bei dem das Käseprodukt ein Schmelzkäseprodukt ist.
  29. Schmelzkäse mit 0,1 bis 10 Prozent Lactobionsäure und/oder ihres Salzes, bei dem der Schmelzkäse einen Trockenmaterialgehalt von 25 bis 60 Prozent und einen Fettgehalt von 5 bis 40 Prozent hat.
  30. Schmelzkäse nach Anspruch 29, bei dem die Menge der Lactobionsäure und/oder ihres Salzes 0,5 bis 7 Prozent beträgt.
  31. Schmelzkäse nach Anspruch 30, bei dem die Menge der Lactobionsäure und/oder ihres Salzes 1 bis 5 Prozent beträgt.
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