WO2021165464A1 - Process and apparatus for producing a cheese-containing product free from significant amounts of emulsifying salts - Google Patents

Process and apparatus for producing a cheese-containing product free from significant amounts of emulsifying salts Download PDF

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WO2021165464A1
WO2021165464A1 PCT/EP2021/054138 EP2021054138W WO2021165464A1 WO 2021165464 A1 WO2021165464 A1 WO 2021165464A1 EP 2021054138 W EP2021054138 W EP 2021054138W WO 2021165464 A1 WO2021165464 A1 WO 2021165464A1
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Frank Lichtmess
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Lichtmess Consultants GmbH & Co. KG
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    • A23C2250/054Emulsifying cheese without melting or emulsifying salts, e.g. citrates or (poly-) phosphates or alkali metal (bi-) carbonates or sodium or calcium salts of organic acids

Definitions

  • the present invention relates to the field of cheese and food preparation products.
  • the invention relates to a process for the production of a cheese-containing product which is free of significant amounts of additives, of the functional classes of complexing agents and, in particular, of melting salts.
  • the cheese-containing product is in particular a processed cheese or a processed cheese preparation or a food preparation.
  • processed cheese is not defined as cheese according to the Cheese Ordinance (KäseV), but as a product made from cheese that is at least 50 percent, based on the dry matter, from cheese, also with the addition of other dairy products, by melting using heat, including under Using melting salts and emulsifiers, the term for a cheese product made by melting without this minimum amount of cheese and with possibly other additives is a processed cheese preparation.
  • melting salts are added in the manufacturing process, which are said to have harmful effects.
  • sodium-containing melting salts are said to increase blood pressure and cause heart attacks.
  • the risk of osteoporosis is said to increase because the melting salts can dissolve the calcium from the bones and thereby reduce the strength of the bones.
  • the melting salts are undesirable from a marketing strategy point of view, but technologically imperative in order to make the desired shelf life extension possible through a heating step.
  • Processed cheese and preparations are essentially produced in four process steps. In the first process step, the above ingredients are mixed and blended until all ingredients are evenly distributed. Before the cheese is added, it is usually “minced” or finely chopped.
  • the addition of melting salts allows heating without a separation effect, because when heated, the melting salts react with casein from the cheese (cheese-casein) and thus enable the cheese-casein to do a to form homogeneous cheese mass.
  • the cheese-casein differs from the native casein, which is present in milk, in that the cheese-casein has almost completely lost its solubility in water because it was precipitated via rennet and / or acid. The degree of water solubility depends on the cheese process (rennet / acid ratio). The cheese casein, which is obtained through rennet precipitation, is no longer water-soluble. It is unable to form a stable emulsion during heating.
  • a rennet cheese produced in this way is also characterized by the fact that it has a particularly high calcium content (e.g. an Emmentaler with 1 g calcium / 100 g cheese).
  • a particularly high calcium content e.g. an Emmentaler with 1 g calcium / 100 g cheese.
  • the sodium para-caseinate that has now been created has excellent emulsifying properties and is very soluble in water. Due to its excellent emulsifying properties, sodium para-caseinate can reliably produce very stable emulsions even with little mechanical processing. In recent years, various efforts have been made to produce processed cheese without the use of melting salts. To this end, various approaches to a solution were pursued, which are described in the following prior art.
  • “Melting salts” in the sense of the present invention are melting salts according to the Additive Approval Ordinance (ZZUulV) and related products. These include the phosphate and citrate salts which are associated with the sodium or potassium, for example sodium or potassium salts comprising mono-, di-, tri- and polyphosphates, or trisodium citrate or tripotassium citrate. This also includes lactates of sodium, potassium and calcium. The citric acid provides a melting salt without sodium or potassium. 2.1 State of the art
  • WO2017194745A1 describes a cheese-containing mixture comprising potassium lactate.
  • the disadvantage of such a cheese-containing mixture is the deterioration in taste due to the addition of potassium lactate.
  • EP2437614B1 describes a method for producing processed cheese without melting salts, comprising providing a milk composition which is intended to enable the exchange of divalent ions for monovalent ions.
  • the disadvantage of this procedure is the high level of procedural complexity. The present process is limited to the use of a single raw material and does not allow a mixture of different raw materials. Furthermore, typical raw materials that are common in the processed cheese industry such. B inexpensive cheese trimmings are not used
  • WO2014137881 A1 describes a method in which calcium-reduced milk proteins are used.
  • the use of calcium-reduced milk proteins has the disadvantage that the recipe is limited in the choice of raw materials and the properties of the added milk proteins with regard to consistency and taste have to be accepted.
  • Another disadvantage of the patent listed above is that a two-stage process management is necessary in which a preliminary solution is created.
  • a mixture of a cheese-containing mass from scissors, a premix of a first proportion of the total fat content and milk protein is used to produce an emulsion with distributed, unsheared fat particles of a first size; Mixing at least one cheese with a second proportion of the total fat content to form a uniform mixture with dispersed, unsheared fat particles of a second particle size; Heating the uniform mixture; and mixing the emulsion with the sheared fat particles with the uniform mixture with the unsheared fat particles either during mixing or heating in a ratio of sheared fat particles to unsheared fat particles of 10:90 to 50:50 to provide an emulsifying, salt-free cheese to generate bimodal particle size distribution.
  • the disadvantage of the procedure is high effort in weighing and mixing the various components.
  • the example description also states that the products can only be heated up to 80 ° C without significant separation. This is a technological disadvantage. Melting temperatures around 90 ° C are usually aimed for in order to ensure a filling temperature of over 75 ° C. These high melting temperatures are intended to compensate for the cooling during the pumping process to the filling machine for the product. UHT heating to kill spores is not possible with the process and thus represents a further significant limitation. Furthermore, due to the low melting temperature, these products cannot be kept outside the cooling for a longer period of time.
  • WO2014088888A1 describes a method for producing a cheese-containing product which is free of significant amounts of melting salts, the cheese-containing product being a processed cheese or a processed cheese preparation.
  • Emulsifying hydrocolloids, especially modified starches, are used.
  • the disadvantage is the addition of modified starch, which is an additive that is subject to declaration and would therefore not be sufficient for a clean label claim.
  • Clean labeling is the advertising of food stating that the product does not contain certain ingredients. This usually applies to substances that consumers consider unhealthy or reject them for other reasons, in particular dyes, preservatives, flavors, flavor enhancers and genetically modified foods, but also nutrients such as sugar or hydrogenated fatty acids.
  • soft cheese and sour milk cheese are used as raw materials.
  • the soft or sour milk cheeses used which are defined by the fact that they have a Wff less than 67%, are used in a concentration of 70-100%. [0009] These all have a pH ⁇ 5. It can be assumed that the pH value of such a mixture will be well below> 5.
  • This publication lists a recipe [0014] which, in addition to the high “cream cheese” content of 70-85% (fat quark, pH 4.6-4.8), also contains sodium polyphosphate, which further lowers the pH. Pure sodium polyphosphates have a pH of 3.7-4.3 in a 1% aqueous solution.
  • the Stephan cooker described in EP 2 484 217 A1 with its stirring geometry is only sufficient for reducing the fat globule diameter because melting salts and stabilizers are used.
  • the melting salts and stabilizers significantly increase the product viscosity, so that a Stephan Kocher can generate a stable emulsion with its stirring geometry.
  • the addition of such substances is avoided in the invention.
  • sour soft cheese and fresh cheese are used as starting materials in EP 2 484 217 A1. The method described is thus limited to raw cheese in the form of soft cheese with a Wff of less than 67%.
  • Such types of cheese can absorb water better than hard cheese, semi-hard cheese and semi-hard cheese.
  • the raw material soft cheese and cream cheese increases the viscosity again and allows - within this restrictive framework - to create a stable emulsion with a Stephane cooker.
  • the method in EP 2484217 A1 with a Stephan cooker only works because soft cheese (Wff less than 67%) is used with stabilizers and melting salts.
  • Tests by the applicant have shown that with a Stephan cooker using the recipes according to the invention, only a significantly lower mechanical energy can be introduced, which is far below the required energy input of more than 70 KWs / kg. Tests have also shown that a Stephan's stove is not sufficient to stably emulsify the fat with the protein.
  • a Stephan stove can only enter amounts of energy of less than 70 KWs / kg in a single operation. However, this is not enough to produce a heat-stable emulsion. Smaller fat globule sizes comparable with the invention are only possible with a Stephan cooker if the product viscosity is changed by adding melting salts, stabilizers and soft cheese.
  • a semi-hard cheese such as B. Gouda would not emulsify stably with a Stephan cooker without melting salts. This emulsion would break apart at over 70 ° C.
  • Citric acid was also added to improve the emulsion stability. According to the German additive approval ordinance, however, citric acid is a melting salt.
  • University Copenhagen - Redesigning cheese powder for omission of emulsfying salt https: // static- curis.ku.dk/portal/files/145121941/RedesigningCheesePowder Poster.pdf the production of a liquid premix for drying cheese powder without the Use of melting salts described. For this purpose, a mixture of cheese approx.
  • FEED i.e. the liquid cheese mixture
  • the FEED is fed to the drying process immediately after production. So the FEED is not a classic processed cheese product that should have a minimum shelf life of 3 - 12 months.
  • Classic processed cheese products must have a very high emulsion stability in order to achieve the aforementioned long minimum shelf life.
  • the emulsion stability of the FEED is deliberately significantly reduced and cannot be compared to a processed cheese product from the retail trade.
  • the intentionally achieved reduced emulsion stability with the FEED facilitates the drying process due to the loosely bound water in the emulsion. None of the approaches listed above have achieved satisfactory results to date, since they lead to restrictions in terms of taste, texture and / or mouthfeel. As a result, there are still no significant amounts of processed cheese products on the market without significant amounts of processed salts.
  • Another object of the present invention is to enable a method to enable recipes without significant restrictions in the selection of raw materials.
  • the present invention makes it possible to dispense with expensive calcium-reduced milk products for the production of a product which is free of molten salt.
  • “transglutaminase-modified” milk proteins which have a low level of acceptance by consumers and manufacturers, can be dispensed with.
  • no special ratios of cheese protein to protein from dairy products need to be adhered to.
  • the present invention makes it possible to create recipes with high cheese contents. Furthermore, products with a high calcium content of more than 400 mg / 100g calcium can be manufactured.
  • the product obtained with the method and the device should meet the clean label requirements.
  • the object set is achieved by the technical teaching of independent claim 1 and a device suitable for carrying out the method is achieved by independent claim 9.
  • the starting materials can contain all types of cheese.
  • Hard cheese (Emmentaler, Cheddar, Wff ⁇ 56%), semi-hard cheese (Gouda, Edamer, Wff 54-63%) and semi-hard cheese (61-69%) can also be used. There is therefore no restriction.
  • EP 2484217 B1 the raw material is restricted to cheese with a Wff> 67%.
  • the recipes according to the invention which can also contain hard cheese, semi-hard cheese and semi-hard cheese and do not contain any melting salts, have a very low viscosity (roughly comparable to the viscosity of cream).
  • a Stephan cooker according to EP 2484217 B1 no emulsion can be produced with such recipes.
  • Such recipes require an agitator geometry that can introduce high mechanical energy even with aqueous viscosities. These required high mechanical energies can preferably be, for. B. be entered via a glass cooker.
  • the difference between Stephan and Glass with the floor agitator is that the glass cooker has three stirring sequences.
  • the Stephankocher only has two.
  • the profile of the agitator blades on the glass cooker is triangular (equilateral triangle with an edge length of approx. 9 cm).
  • the stirrer blade profile on the Stephan- cooker is rectangular, height approx. 1 cm and approx. 10 cm.
  • the floor agitator on the glass cooker does not have a shear effect but only a stirring effect.
  • the agitator has a shear effect on the Stephan cooker!
  • the systems commonly used in the processed cheese industry can therefore not bring in this high level of energy.
  • the inventive achievement of the present invention lies, inter alia, in the fact that the mixing time was not simply increased in order to produce a stable emulsion. A structure had to be developed that is able to bring in high mechanical energy with a watery consistency! With the invention, an existing prejudice was overcome, because the
  • casein rennet precipitated, hard cheese, hard cheese and semi-hard hard cheese
  • the cheese casein only achieves these emulsifier properties by adding the melting salts. If a classic processed cheese recipe is melted without melting salts, it can be stirred for 100 hours in standard industrial melting systems without creating a stable emulsion. A minimum output of more than 40 watts / kg that is introduced into the product is essential in order to achieve a stable emulsion in a processed cheese recipe without melting salts. In general, it can be said that the kinetic energy in an aqueous solution must be so high that the correspondingly small fat globules can be produced.
  • this object is achieved at least by a method for producing cheese-containing products, the method preferably comprising the following steps:
  • the mechanically processed cheese-containing mass can then be heated to 150 ° C.
  • the invention is characterized by a method for producing a cheese-containing product which is free of significant amounts of processing salts, the cheese-containing product being a processed cheese or a processed cheese preparation or a cheese-containing food preparation, comprising the steps:
  • the mixture has a pH value of 4.9 - 6.5. Ideally the pH value is 5.2-5.8
  • the original fat balls (41) from an initially existing average fat ball diameter (FKD) to a final fat ball diameter - in the range between 1/3 to 1/10, preferably to 1/5 of the initially existing Fat ball diameter is reduced
  • the mechanically processed cheese-containing mass (30 ‘) can then be heated UFIT to kill spore-forming agents.
  • the present invention accordingly describes a method for the production of heat-treated cheese products and cheese-containing foods.
  • the corresponding products are stable during the heating process without the addition of additives, in particular melting salts, which comprise phosphate and citrate compounds of sodium or potassium.
  • melting salts which comprise phosphate and citrate compounds of sodium or potassium.
  • This process enables cheese-containing products to be produced which have a distinct cheese taste and can develop a creamy mouthfeel that is typical of cheese.
  • avoiding sodium-containing molten salt has the benefit of a lower sodium content in the end product. Overall, the low sodium content is desirable for many consumers.
  • classic processed cheese and processed cheese preparations can also be produced without the use of melting salts.
  • the above-mentioned stability means that a phase separation of the cheese-containing products into their water, protein and fat components is avoided even without the addition of melting salts during the fermentation process.
  • a device for producing a cheese-containing product which is free from significant amounts of melting salts, the cheese-containing product being a processed cheese or a processed cheese preparation is characterized in that the cheese-containing mass is filled in a heatable melting kettle , and that at least one first agitator is arranged in the interior of the melting vessel, which generates a preferably vertical and / or horizontal flow in the melting vessel that flows around in a circuit.
  • Such a first agitator can be a mechanical agitator equipped with agitator blades that circulates the flowing cheese-containing mass.
  • a mechanical agitator instead of a mechanical agitator, other flow machines can also be used, such as flow nozzles in particular, which convey the cheese-containing mass in the melting kettle in a (vertical and / or horizontal) cycle.
  • Mechanical agitators such as conical screw agitators can also be used.
  • the circulation of the cheese-containing mass in the processed cheese ensures that the cheese-containing mass flowing around is continuously conveyed into the area of influence of a flow machine that exerts a shearing and separating effect on the fat globules.
  • This flow machine ensures the decisive reduction of the initial grease ball diameter to a different, lower diameter.
  • a turbomachine can be a rotatingly driven vane turbine or a knife cutter or a nozzle arrangement.
  • a rotatingly driven vane turbine is described as a flow machine, which hurls the cheese-containing mass under high mechanical acceleration against at least one stationary impact surface in the melting kettle, on which the fat globule comminution takes place.
  • the high mechanical acceleration is preferably achieved by directing the cheese-containing mass in an air space of the melting vessel against at least one impact surface arranged in this air space.
  • a cutting mechanism equipped with cutting blades to rotate at a high number of revolutions in the cheese-containing mass in order to achieve the desired size reduction of the fat globules.
  • the melting kettle to be used must be designed in such a way that high mechanical energy, preferably kinetic energy, can be introduced into the cheese-containing product.
  • high mechanical energy preferably kinetic energy
  • the agitator geometry must be suitable for transferring the motor energy into the cheese-containing mass.
  • a sure sign of sufficient energy input into the cheese-containing product is a high power consumption of the main agitator motor and the heating of the cheese-containing product through the stirring process.
  • a melting kettle with a filling weight of 180 kg, with a motor power of the main agitator and a specially adapted agitator of approx. 37 kW equipped with turbine blades is used for the production of a cheese-containing product.
  • the cheese-containing mass is strongly accelerated by the specially adapted stirrer (turbine blades).
  • the cheese-containing product hits the kettle wall and / or agitator with high kinetic energy.
  • it will be free Emulsified fat.
  • the present fat globules are then severely comminuted and a unimodal fat globule size distribution is created.
  • the cheese-casein is stored in the fat-ball membrane as an emulsifier as a result of the high mechanical shearing and dividing forces introduced according to the invention on the cheese-containing mass conveyed in the circuit. It was thus recognized for the first time that cheese-casein acts as an emulsifier if the fat globule diameter is sufficiently reduced.
  • the cheese-casein however, has significantly poorer emulsifier properties than the sodium para-caseinate from the standard processed cheese process and can bind significantly less water in comparison.
  • the following example shows the relationship between the average fat globule diameter and fat globule surface.
  • this can also take place via a colloid mill and / or a homogenizer and / or an ultrasonic sonotrode and / or ball mill.
  • Ultrasonic sonotrodes are tools that are set into resonance vibrations by the introduction of high-frequency mechanical vibrations (ultrasound). They establish the connection between the ultrasonic generator and the cheese-containing mass and adapt the ultrasonic vibration to the processing task (impedance adaptation). Their geometry depends on the frequency provided by the generator used and on the machining task.
  • D90 from 1 to 300 pm, preferably 20 to 120 pm, and / or with a
  • D10 from 0.1 to 30 pm, preferably 0.1 to 5 pm, and / or
  • D50 from 1 to 100 pm, preferably 1 to 30 pm. This ensures a particularly fine and stable emulsion.
  • the product can advantageously be heated to UHT in order to kill spore-forming agents in order to achieve a long shelf life outside of the cooling.
  • the hot cheese-containing mass is preferably filled in before cooling. Hot filling allows the cheese-containing mass to be packaged directly in suitable portion sizes.
  • the mass can be filled into conventional filling forms, such as IWS (individually wrapped slices), processed cheese corners, blocks, sausages and bowls.
  • the cheese-containing mass can comprise colorants or flavorings.
  • beta-carotene can be used to adjust the color.
  • Enzyme modified cheese (EMC) can be used to intensify the cheese taste in the cheese-containing product.
  • the cheese-containing mass formed is homogeneous and non-fatty and / or water-permeable.
  • the cheese-containing mass formed is significantly thinner when hot than a comparable product with melting salts. Due to the low working viscosity, it is not possible to bring in the energy required for emulsification with standard melting kettles.
  • the method can in particular be carried out without the addition of melting salts, in particular without the addition of sodium citrates, sodium phosphates, potassium citrates and / or potassium phosphates.
  • the elimination of melting salts has considerable advantages.
  • the trend towards “clean labeling” can be taken into account and, furthermore, the sodium content can be significantly reduced compared to classic processed cheese.
  • the cooling can take place gradually or gradually over a period of 5 minutes to 24 hours, preferably to a temperature below 10 ° C, more preferably below 8 ° C.
  • the cheese-containing product can contain 1-15% by weight lactose, 2.5-30% by weight protein, 5-40% by weight milk fat and other components.
  • the invention further describes a cheese-containing product which is produced by the process according to the invention.
  • the process according to the invention can produce cheese-containing products that are free of melting salt, in particular processed cheese or a processed cheese preparation, and cheese analogs. Furthermore, the cheese-containing product can be used to prepare a processed cheese without melting salts, as an insert in other foods, or as a sandwich, spread, sauce, dip, fondue cheese.
  • the basic principle of the present invention lies in the fact that a reduction in the diameter of grease balls is achieved by means of pure mechanical processing, whereby the introduction of a high mechanical processing power can take place through various mechanical measures.
  • a device for producing a cheese-containing product in which the cheese-containing mass is arranged in a heatable melting kettle and by a first flow machine, preferably a rotatingly driven agitator, arranged in the interior of the melting kettle Circulation is circulated.
  • a second flow machine is arranged in the melting vessel, which introduces high shear forces into the circulating cheese-containing mass, so that the fat globules in the cheese-containing mass are comminuted.
  • the shear forces are applied by kinematic acceleration of the cheese-containing mass and its steering in the air space of the melting kettle against at least one impact surface of the melting kettle.
  • the above-mentioned fat globule comminution takes place on the impact surface.
  • the invention is not limited to such a device for comminuting the fat globules. It is also possible to use other devices (cutting units, ultrasonic sonotrodes, extruders, homogenizers, ball mills) which have already been mentioned in the text.
  • a heated melting kettle in which a bottom-side agitator generates a circulating flow of the cheese-containing mass in the melting kettle, directed in the vertical and / or horizontal direction.
  • a shear or impingement flow is introduced into this flow circulation, which is preferably generated by a turbomachine and, in this case, preferably a turbine.
  • Such a turbine can be a turbine wheel, which is occupied with a plurality of blades on the circumference, wherein the blade wheel of the turbine is immersed in the cheese-containing mass and with a high drive power and preferably a speed of z.
  • B. 1000 to 10,000 revolutions / min generates an impact or shear flow in the circulating cheese-containing mass and directs it against at least one stationary or movable melting-boiler-side impact surface.
  • a comparison with known agitators shows that agitators according to the prior art for a comparable application are only operated at speeds in the range between 100-3000 rpm, whereby the effect according to the invention is not achieved.
  • An advantageous finding of the invention is accordingly that with such a mechanical energy input a shear flow is generated in the cheese-containing mass, which is directed into the circulatingly driven, flowing-around cheese-containing mass. This shear flow causes the fat globules to be crushed for the first time.
  • a further crushing takes place through a centrifugal effect of the blades rotating in the cheese-containing mass.
  • the cheese-containing mass is thrown against a stationary or movable impact surface of the melting kettle while overcoming an air space in free flight.
  • the combinatorial effect of two different effects is used to reduce fat globules:
  • the surface of the previously large diameter fat balls is advantageously reduced to a reduced diameter of z. B. reduced in the range from 1/2 to 1/10, whereby the surface of the now divided and divided fat balls is multiplied.
  • the invention is not limited to the design or use of a turbine whose impingement flow is directed in an approximately perpendicular direction into the circulating flow of the cheese-containing mass.
  • a turbine whose impingement flow is directed in an approximately perpendicular direction into the circulating flow of the cheese-containing mass.
  • several paddle wheels connected in series can be used, or instead of a paddle wheel, other agitator elements can also be used, such as, for. B. agitator paddles, cutting units, flomogenizers, ultrasonic sonotrodes, extruders, ball mills and the like.
  • an extruder is understood here to be a device in which the cheese-containing mass is pressed under high pressure through a sieve arranged on the face in order to generate the shear forces that split the originally large fat globule diameter into many small fat globules to achieve with a greatly reduced diameter.
  • FIG. 1 shows the process control as a function of time
  • FIG. 2 shows the product strength as a function of the mechanical energy input
  • FIG. 3 shows the homogeneity of a processed cheese-containing mass as a function of the mechanical energy input according to an embodiment of the invention
  • FIG. 4 shows the homogeneity of a processed cheese-containing mass as a function of the mechanical energy input according to an embodiment of the invention
  • FIG. 5 shows a unimodal fat globule size distribution of a spreadable processed cheese (LHS 257 E) with an energy input of 290 kW / kg according to an embodiment of the invention.
  • FIG. 6 shows a unimodal fat globule size distribution of processed cheese with 20% protein (LHS 314 D) according to a further embodiment of the invention
  • FIG. 7 shows a schematic sectional drawing through a melting kettle in a preferred embodiment according to section A-A in FIG
  • FIG. 8 shows the top view of the arrangement in FIG
  • FIG. 9 shows a vertical section through the arrangement according to FIGS. 7 and 7
  • FIG. 10 shows schematically the division of the fat balls on a baffle according to the embodiment in FIGS. 7 to 9,
  • FIG. 11 shows in a vertical section another embodiment of how the fat balls can be broken up with a cutter in a melting vessel.
  • FIG. 12 shows a further vertical section showing further details
  • FIG. 13 shows the top view of the arrangement according to FIGS. 11 and 12
  • FIG. 14 shows schematically the processing of the original cheese-containing mass with a reduction in the diameter of the fat globules with a representation of the initial and the final state in a schematic representation
  • the present invention describes a process which is suitable for producing processed cheese and related products without melting salts according to the LMBG.
  • a mixture of cheese, water and / or butter and / or other milk products such as. B. whey powder and / or skimmed milk powder, exposed to high mechanical processing at a defined temperature range and time.
  • An important process during mechanical processing is the formation of fat globules, which are similar to the fat globules in milk, as well as the crushing of all fat globules and thus the increase in the number of fat globules and thus their total surface area, which leads to an increase in the water-binding capacity.
  • the cheese-containing mass is optionally subjected to a further heating step, depending on the product temperature reached and the desired end product.
  • the hot product can then be filled into the packaging customary in the processed cheese industry.
  • the fat balls in the mixture are surrounded by a thin shell (membrane) with emulsifying properties. During mechanical processing, the fat balls are constantly being crushed. After finishing the mechanical processing All the fat is emulsified in small fat balls. The diameter of the fat ball was significantly reduced.
  • the fat emulsification does not take place through the sodium para-caseinate, which is created by the reaction of the melting salts with the cheese-casein, but rather through cheese-casein, which is naturally present in the continuous phase.
  • Sodium para-caseinate is a highly effective emulsifier that can produce a stable emulsion even at low stirring speeds and times.
  • the present emulsifying constituents of the cheese-containing mass have significantly poorer emulsifier properties than the aforementioned sodium para-caseinate, which in the standard processed cheese process are not sufficient to achieve a stable emulsion. It is only through the high mechanical energy input that the present emulsifying constituents are able to form a stable emulsion.
  • the strong mechanical processing with the above-mentioned effects leads to a significant increase in the water-binding capacity and emulsion stability of the system.
  • the mechanical energy input has the consequence that the hot viscosity in the mixture increases slightly compared to the initial viscosity. The increase in hot viscosity can be explained by the larger amount of bound water on the fat globule surfaces.
  • the reduction in size of the fat globules increases the fat globular stability. Small balls of fat are more resistant to mechanical and thermal effects than larger balls of fat. Thus, the processed cheese-containing mass is stable even under mechanical and thermal stress such. B. pumping and / or UHT heating.
  • FIG. 1 shows the heating of the cheese-containing mass 30 as a function of time. In this case, heating is carried out in the area of the branch 11 of the curve up to a temperature of about 40 ° by direct steam input into the cheese-containing mass up to position 12. The steam injection is then switched off and the product is mechanically processed along the curve branch 13, the mechanical processing generating the heating of the product up to position 14 and from position 14 direct steam injection takes place in the area of the curve branch 15 until a temperature of approx. 90 ° in position 16. Approximately at position 16, the final process temperature has been reached. The optimal temperature for FKD reduction is 60 ° C.
  • Such mechanical processing can be stirring and / or kneading and / or flowing and / or sonication, preferably with ultrasound.
  • FIG. 2 shows the dependence of the product strength on the mechanical processing that takes place.
  • Example 1 Shear at 40 ° C. The following series of experiments can be used to demonstrate the effect of mechanical processing on the emulsion stability during heating.
  • Table 1 Ingredients of the cheese-containing product. The parameters summarized in the table below result after a mechanical energy input has been used.
  • Table 2 Process parameters and product textures.
  • FIGS. 3 and 4 show the samples after the mechanical energy input (FIGS. 3 and 4).
  • test number LHS 257 B is described, which shows a slight excretion of fat, but not a homogeneous product of a processed cheese-containing mass 30'b that would be suitable for further processing as processed cheese.
  • FIG. 4 shows the same pattern as in FIG. 3, but after a 10 hour cooling phase.
  • Example 2 Production of a spreadable “Cheese Product Clean Label”
  • the following recipe represents an example for the production of a spreadable cheese product without additives.
  • Table 3 Ingredients of a spreadable cheese product. To do this, all ingredients are placed in a melting kettle and heated to 40 ° C. The product is then mechanically processed for 30 minutes with an energy input of 200 kW / kg. The product heats up from 40 ° C to approx. 75 ° C. The processed mixture is then heated to 92 ° C. After heating, the mass is exposed to a vacuum of 700 mbar for 2 minutes, so that most of the gas bubbles are drawn out of the product and a homogeneous texture is created. Then the hot product is filled into cups.
  • Example 3 Production of a spreadable “cheese product” without the addition of milk products
  • Table 4 Ingredients of a spreadable cheese product without additional milk products.
  • Quark is a good source of protein without additional milk fat and is therefore well suited to replace the Nutrilac CH 6540.
  • the low pH of the edible curd of 4.6 was adjusted to 5.6 with sodium hydroxide.
  • the pH value is adjusted with sodium hydroxide in order to be able to do without particularly ripened raw materials and milk products.
  • the pH value can easily be adjusted via the cheese raw material and / or via the milk products, so that the requirements of a clean label product can easily be met.
  • a recipe is shown in which the pH is mainly adjusted via the skimmed milk powder. Too low a pH value, usually below 5.1, causes an undesirably rough mouthfeel.
  • Example 4 Production of a “cheese product” which is intended as a preliminary product for cheese powder production (feed) and is produced without the addition of dairy products
  • Table 5 Ingredients of a “feed” cheese product.
  • the above recipe was created based on the recipe at the University of Copenhagen, but without buttermilk powder and without sodium caseinate.
  • the milk protein in buttermilk powder and sodium caseinate was replaced with quark.
  • the low pH of the total mixture of 5.2 was raised to 5.4 with calcium carbonate.
  • the proof is given that by means of the present invention a so-called FEED with a cheese content of over 70% and without the use of buttermilk powder, sodium caseinate and melting salts can be produced.
  • the high emulsion stability achieved here due to the good water binding is probably subsequently responsible for a drying with a low residual moisture.
  • the amounts of energy could be further reduced.
  • the cheese taste is not altered by the buttermilk powder and the sodium caseinate, which is advantageous for marketing.
  • Cheese powder is often used as a flavoring component in the food industry.
  • the cheese powder without dairy products and without melting salts that has been prepared according to the present invention represents an improved alternative.
  • Table 6 Milk products used in the test series LHS 163 A-H
  • Table 7 Recipes of the test series LHS 163 A - H
  • Test series LHA 163 from B - H showed differences in appearance, mouthfeel and consistency.
  • Product E is characterized, for example, by a particularly glossy surface.
  • the products B and F had a particularly high strength compared to the other products.
  • the pFI value of the entire test series varied from 5.2 to
  • FIG. 5 shows the reduction in the original fat bulb diameter FKD of an unprocessed cheese-containing mass 30 according to curve 53, an average, initial fat bulb diameter distribution of 50 ⁇ m being given.
  • the measures according to the invention now decisively reduce the fat globule diameter in accordance with the distribution curve, as a result of which an LC curve 55 is achieved in which an average fat globule diameter D50 of 8 ⁇ m is achieved.
  • FIG. 6 shows a curve of a fat globule distribution in another exemplary embodiment of a cheese-containing mass.
  • FIGS 7 to 9 show a schematically illustrated embodiment of a preferred embodiment of a device for the production of a cheese-containing product which is free of significant amounts of melting salts, wherein a melting kettle 20 with a capacity of z. B. 180 kg of the cheese-containing mass 30 is provided, which preferably has a heating jacket 21.
  • a first agitator 25 in the bottom area of the melting kettle 20, which generates an upward flow 29 in the cheese-containing mass 30 with a motor 37 and a propeller 26 driven by the latter, the flow extending in the vertical direction up to the filling level 28.
  • other agitators 25 can be used, such as conical screw mixers, screw agitators, cutting agitators and other fluidic devices which are suitable for generating preferably a vertical flow and / or a horizontal flow in the interior of the melting kettle 20.
  • a turbine 33 is arranged laterally, which in a preferred embodiment only partially extends into the cheese-containing mass 30. However, in another embodiment, which is not shown in the drawing, it can also extend completely into the cheese-containing mass 30 and be completely surrounded by it.
  • the turbine 33 is driven to rotate about its axis of rotation 35 via a motor 36. This is shown in a top view in FIG. 8, where it can be seen that the turbine 33 consists of a blade wheel with a large number of blades 34 inserted there at an angle.
  • an impact flow 32 is thus generated in the flow 29 of the cheese-containing mass 30 flowing up in the direction of arrow 31, which results in a shearing effect in the flow of the cheese-containing mass and a first type of fat globule comminution takes place.
  • the invention Due to the centrifugal force of the blades 34 of the turbine 33, there is an additional centrifugal effect on the cheese-containing mass 30 upwards in the direction of arrow 31, so that the particles of the cheese-containing mass 30 in the form of an impact flow 40 the air space 56 between the filling level 28 and the underside 39 of a lid 38 fly through in free flight and thus an impact flow 40 is generated.
  • This is a second type of fat ball shredding.
  • the cheese-containing mass 30 is thus thrown against the underside of the cover 38 in the form of an impingement flow 40 with a high expenditure of energy.
  • the invention only provides for the fat ball comminution of the first type.
  • both types of fat globule size reduction are used.
  • FIG. 1 The process of crushing fat globules according to the second type is shown schematically in FIG.
  • An initial grease ball 41 which is surrounded by a grease ball membrane 42, is hurled at high speed in the direction of arrow 31 by the impingement flow 40 generated by the turbine against the baffle surface 43 formed by the cover, which leads to a mechanical splitting of the grease ball diameter and the fat ball 41 is divided into several fat balls 4T of smaller diameter, each divided fat ball 41 'also being surrounded (enclosed) by a fat ball membrane 42'.
  • the effective surface of the original fat ball 41 is greatly increased by mechanical division at the impact surface 43, in that the effective surface is divided into a plurality of fat balls 4T of smaller diameter with surrounding fat ball membranes 42 '.
  • the division is accordingly carried out by impinging on the impact surface 43 and a return flow 44 generated at the impact surface, so that the divided and diameter-reduced fat balls 41 'sink back into the cheese-containing mass 30' and there again due to the circulating flow 29 from the turbine 33 detected and thrown against the impact surface 43 on the underside 39 of the cover 38.
  • the fat balls 41 are thrown in free flight against the impact surface 43 arranged above the filling level 28.
  • the impact surface 43 is formed by the underside of the cover 38.
  • the boiler-side impact surface 43 can at least partially or completely immerse into the cheese-containing mass. In the latter case, the kettle-side impact surface is then below the filling level 28.
  • the general description Be mentioned - such a centrifugal effect can also be generated by other devices, such as. B. by a flomogenizer, an ultrasonic sonotrode, a ball mill, an extruder and / or a colloid mill.
  • centrifugal turbine instead of a centrifugal turbine with which the substance flow of the cheese-containing mass 30 is directed against the one baffle 43, other centrifugal devices can be used, such as. B. cutting knife organs, paddles or high pressure nozzles directed directly against the boiler-side impact surface, which guide the cheese-containing mass 30 to be processed against the impact surface 43 with a high pressure jet.
  • the baffle surface can be arranged above the filling level 28 in a first embodiment or below the filling level 28 in a second embodiment.
  • FIGS. 11 to 13 show a further exemplary embodiment of a fat ball dividing device, a cutting tool 57 rotating at the bottom of a melting kettle 20, and thereby a cutting tool 57, rotating at the bottom RPM in the range between 3,000 and 10,000 revs / min is preferred.
  • the cutting tool 57 has three cutting blades 58 arranged one above the other at a vertical distance.
  • B. is also known in a mixer.
  • the previous fat ball diameter of the fat balls 41 which is also shown in the following FIG. 14 on the left-hand side, is divided into fat balls 4T in the manner shown in FIG. 14 on the right-hand side.
  • the turbine 33 hurls the fat balls to be divided through the air space 56 against the underside of the cover 38.
  • the exemplary embodiment according to FIGS. 11 to 13 does not depend on this, because in this exemplary embodiment the division of the fat globule diameter takes place directly in the cheese-containing mass itself, without the need for division on a boiler-side impact surface.
  • the division takes place here with the cutting blades 58 rotating in the cheese-containing mass, which, so to speak, themselves represent the impact surfaces.
  • FIG. 14 shows the mechanical energy input into a cheese-containing mass 30 to be processed, whereby in the original state (left side of FIG. 14) it can be seen that the water 48 contained in the emulsion is connected to different milk proteins 46, 47.
  • One type of milk protein 46 is derived from the cheese protein, while the second type of milk protein 47 can be, for example, milk products.
  • any desired arrangement and any desired mixing ratio of water 48 and the milk proteins 46, 47 can be present and the cheese-containing mass 30 is formed therefrom.
  • different types of fats are distributed, namely a free fat 45 in the form of fat balls, such as. B. butter and the like.
  • a free fat 45 in the form of fat balls, such as. B. butter and the like.
  • some relative Fat balls 41 having a large diameter are present, which are surrounded by a fat ball membrane 42.
  • the acceleration device consists of the turbine 33 with which the aforementioned impact flow 40 is generated.
  • the processed cheese-containing mass 30 ' is divided in such a way that the fat balls 41 are now divided into fat balls 4T with a greatly reduced diameter will.
  • the water distribution with the water 48, the milk proteins 46 and 47 is essentially retained because the milk proteins 46, 47 attach themselves to the outer circumference of the reduced diameter fat globule membranes 42 'due to the splitting effect, because their attachable surface area has been increased substantially.
  • the milk proteins 46, 47 inter alia, also form the fat globule membrane 42 '.

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Abstract

1. Process for producing a cheese-containing foodstuff which is free from significant amounts of additives, the functional classes of which according to the German regulation on the approval of food additives (ZZulV) are complexing agents and especially emulsifying salts, wherein the cheese-containing product is a cheese spread or a cheese spread preparation or a cheese-containing foodstuff, comprising the steps of: 1.1 mixing of cheese and/or water and/or butter and/or vegetable fat and/or a milk product and/or a plurality of milk products to afford a cheese-containing composition (30), 1.1.1 the mixture has a pH of 4.9-6.5; ideally the pH of the overall mixture is 5.2-5.8; 1.2 wherein a natural cheese and/or a mixture of natural cheese varieties is present in a proportion of 5% to 90% by weight, 1.3 wherein a milk protein proportion (46, 47) is present in the range from 5% to 30% by weight, 1.4 wherein a water content (48) is present in the range from 20% to 80% by weight, 1.5 wherein an insignificant amount of the additives, the functional classes of which according to the German regulation on the approval of food additives (ZZulV) are complexing agents and especially emulsifying salts, of less than 0.03% by weight is present, characterized by the following further process steps: 1.6 heating the cheese-containing composition (30) to 60-160°C, preferably 90°C, preferably by steam injection and/or conversion of the mechanical energy into thermal energy, 1.7 input of a high kinetic energy through mechanical processing of the overall cheese-containing composition (30), 1.7.1 wherein the unemulsified fat (45) is emulsified by the mechanical processing, 1.7.2 wherein the mechanical energy input reduces the original fat globules (41) and the newly formed fat globules from an initial average fat globule diameter (FGD) to a final fat globule diameter in the range between in the range between 1/3 to 1/20, preferably 1/5, of the original fat globule diameter; 1.8 if required the mechanically processed cheese-containing composition (30') may subsequently be UHT heated to kill spore formers. 1.9 Packing the hot cheese-containing composition (30'), 1.10 cooling the packed cheese-containing composition (30') to a temperature of 30°C or lower.

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines käsehaltiqen Produktes. das frei von signifikanten Mengen von Schmelzsalzen ist Method and device for the production of a cheese-containing product. that is free of significant amounts of melting salts
1. Gebiet der Erfindung 1. Field of the invention
Die vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet der Erzeugnisse aus Käse und Lebensmittelzubereitungen. The present invention relates to the field of cheese and food preparation products.
Insbesondere ist die Erfindung auf ein Verfahren zur Herstellung eines käsehaltigen Produkts, das frei von signifikanten Mengen an Zusatzstoffen, der Funktionsklassen Komplexbildner und insbesondere von Schmelzsalzen ist. In particular, the invention relates to a process for the production of a cheese-containing product which is free of significant amounts of additives, of the functional classes of complexing agents and, in particular, of melting salts.
Das käsehaltige Produkt ist insbesondere ein Schmelzkäse oder eine Schmelzkäsezubereitung oder eine Lebensmittelzubereitung. The cheese-containing product is in particular a processed cheese or a processed cheese preparation or a food preparation.
In Deutschland ist Schmelzkäse nach der Käseverordnung (KäseV) nicht als Käse, sondern als Erzeugnis aus Käse definiert, das mindestens zu 50 Prozent, bezogen auf die Trockenmasse, aus Käse, auch unter Zusatz anderer Milcherzeugnisse, durch Schmelzen unter Anwendung von Wärme, auch unter Verwendung von Schmelzsalzen und Emulgatoren hergestellt ist, die Bezeichnung für ein durch Schmelzen hergestelltes Käseerzeugnis ohne diesen Mindesteinsatz an Käse und mit eventuell weiteren Zusätzen ist eine Schmelzkäsezubereitung. In Germany, processed cheese is not defined as cheese according to the Cheese Ordinance (KäseV), but as a product made from cheese that is at least 50 percent, based on the dry matter, from cheese, also with the addition of other dairy products, by melting using heat, including under Using melting salts and emulsifiers, the term for a cheese product made by melting without this minimum amount of cheese and with possibly other additives is a processed cheese preparation.
Zur Herstellung wird Käse zerkleinert, mit Schmelzsalzen und Wasser und/ oder anderen Milcherzeugnissen gemischt und bis zur Verflüssigung erhitzt. Dann wird die Käsemasse in Formen gefüllt und abgekühlt, bis sie sich wieder verfestigt. To make it, cheese is crushed, mixed with melting salts and water and / or other milk products and heated until it liquefies. Then the cheese mass is poured into molds and cooled until it solidifies again.
2. Hintergrund der Erfindung Die meisten Schmelzkäse und -Zubereitungen werden nach dem Erhitzungs-schritt bei einer Temperatur noch über 75 °C abgefüllt, wodurch Reinfektionen über Luft oder Verpackungsmaterial weitgehend vermieden werden können. Sowohl durch die unterbrochene Reifung als auch durch die Heißabfüllung kann die Produktqualität länger aufrechterhalten werden. 2. Background of the invention Most processed cheese and preparations are filled after the heating step at a temperature above 75 ° C, which causes reinfections via air or packaging material can largely be avoided. The product quality can be maintained for a longer period of time through both the interrupted ripening and the hot filling.
Die Beliebtheit von Schmelzkäse und -Zubereitungen wird in den Augen des Verbrauchers dadurch gemindert, dass im Herstellungsprozess neben andern Zusatzstoffen Schmelzsalze zugesetzt werden, denen gesundheitsschädliche Wirkungen nachgesagt werden. Unter anderem wird natriumhaltigen Schmelzsalzen nachgesagt, dass sie blutdruckerhöhend wirken und Herzinfarkte auslösen können. Außerdem soll sich das Osteoporose-Risiko erhöhen, weil die Schmelzsalze das Calcium aus den Knochen lösen können und dadurch die Festigkeit der Knochen reduziert wird. The popularity of processed cheese and preparations is reduced in the eyes of the consumer because, in addition to other additives, melting salts are added in the manufacturing process, which are said to have harmful effects. Among other things, sodium-containing melting salts are said to increase blood pressure and cause heart attacks. In addition, the risk of osteoporosis is said to increase because the melting salts can dissolve the calcium from the bones and thereby reduce the strength of the bones.
Dieser Sachverhalt wirkt sich immer mehr auf das Konsumverhalten aus, da sich der Verbraucherzunehmend gesundheitsbewusst ernähren möchte. This fact has an increasing effect on consumer behavior, since the consumer increasingly wants to eat health-consciously.
Um dem obengenannten Verbrauchertrend zu genügen, sind die Schmelz- käsehersteller in den letzten Jahren zunehmend bestrebt, Produkte ohne Zugabe von Schmelzsalzen zu entwickeln und auf den Markt zu bringen. Allerdings konnte sich bisher keine der Entwicklungen aufgrund der wenig überzeugenden organoleptischen Eigenschaften auf dem Markt durchsetzen. Schmelzsalzfreie Schmelzkäse und -Zubereitungen dürften ein beträchtliches Absatzpotential haben und somit für die Hersteller einen lohnenswerten Markt darstellen. In order to satisfy the above-mentioned consumer trend, processed cheese manufacturers have in recent years increasingly endeavored to develop products without the addition of melting salts and to bring them onto the market. However, none of the developments has so far been able to establish itself on the market due to the unconvincing organoleptic properties. Processed cheese and preparations without melting salt are likely to have considerable sales potential and thus represent a worthwhile market for manufacturers.
Die Schmelzsalze sind zwar marketingstrategisch unerwünscht, aber technologisch zwingend notwendig, um die gewünschte Haltbarkeitsverlängerung durch einen Erhitzungsschritt möglich zu machen. Schmelzkäse und -Zubereitungen werden im Wesentlichen in vier Prozessschritten hergestellt. Im ersten Prozessschritt werden die obengenannten Zutaten vermischt und so lange vermengt, bis eine gleichmäßige Verteilung aller Zutaten erreicht ist. Vor der Zugabe des Käses wird dieser meist „gewolft“ bzw. fein zerkleinert. The melting salts are undesirable from a marketing strategy point of view, but technologically imperative in order to make the desired shelf life extension possible through a heating step. Processed cheese and preparations are essentially produced in four process steps. In the first process step, the above ingredients are mixed and blended until all ingredients are evenly distributed. Before the cheese is added, it is usually "minced" or finely chopped.
Gemäß gängigem Fachwissen erlaubt der Zusatz von Schmelzsalzen eine Er hitzung ohne Trennungseffekt, weil bei der Erhitzung die Schmelzsalze mit Casein aus dem Käse (Käse-Casein) reagieren und so das Käse-Casein befähigen, eine homogene Käsemasse zu bilden. Das Käse-Casein unterscheidet sich im Gegensatz zu dem nativen Casein, welches in der Milch vorhandenen, dadurch, dass das Käse-Casein die Wasserlöslichkeit fast vollständig verloren hat, da es über Lab und/oder Säure ausgefällt wurde. Die Ausprägung der Wasserlöslichkeit hängt vom Käseverfahren (Lab/Säure-Verhältnis) ab. Das Käse-Casein, welches über Labfällung gewonnen wird, ist nicht mehr wasserlöslich. Es ist nicht fähig, eine stabile Emulsion während einer Erhitzung zu bilden. Ein so hergestellter Lab-Käse zeichnet sich weiterhin dadurch aus, dass er einen besonders hohen Calciumgehalt hat (z. B. ein Emmentaler mit 1 g Calcium /100g Käse). Wird nun die oben genannte Mischung mit den Schmelzsalzen moderat gerührt und erhitzt, reagiert das Käse-Casein mit dem Schmelzsalz: Das Calcium aus dem Käse-Casein wird vom Schmelzsalz aufgenommen, während das Schmelzsalz sein Natrium an das Käse-Casein abgibt. Durch diesen lonenaustausch entsteht aus dem Käse-Casein ein wasserlösliches und hitzestabiles Natrium-Para-Caseinat und aus dem Schmelzsalz entsteht ein Calciumcitrat und/oder Calciumphosphat. According to current specialist knowledge, the addition of melting salts allows heating without a separation effect, because when heated, the melting salts react with casein from the cheese (cheese-casein) and thus enable the cheese-casein to do a to form homogeneous cheese mass. The cheese-casein differs from the native casein, which is present in milk, in that the cheese-casein has almost completely lost its solubility in water because it was precipitated via rennet and / or acid. The degree of water solubility depends on the cheese process (rennet / acid ratio). The cheese casein, which is obtained through rennet precipitation, is no longer water-soluble. It is unable to form a stable emulsion during heating. A rennet cheese produced in this way is also characterized by the fact that it has a particularly high calcium content (e.g. an Emmentaler with 1 g calcium / 100 g cheese). If the above-mentioned mixture with the melting salts is stirred and heated moderately, the cheese-casein reacts with the melting salt: the calcium from the cheese-casein is absorbed by the melting salt, while the melting salt releases its sodium to the cheese-casein. This ion exchange turns the cheese casein into a water-soluble and heat-stable sodium para-caseinate and the melting salt produces calcium citrate and / or calcium phosphate.
Dieses nun entstandene Natrium-Para-Caseinat besitzt hervorragende Emulgiereigenschaften und ist sehr gut wasserlöslich. Aufgrund seiner hervorragenden Emulgiereigenschaften kann das Natrium-Para-Caseinat schon bei geringer mechanischer Bearbeitung sehr stabile Emulsionen verlässlich erzeugen. In den letzten Jahren wurden verschiedene Anstrengungen unternommen, um Schmelzkäse ohne den Einsatz von Schmelzsalzen herzustellen. Dazu wurden verschiedene Lösungsansätze verfolgt, die im nachfolgenden Stand der Technik beschrieben sind. The sodium para-caseinate that has now been created has excellent emulsifying properties and is very soluble in water. Due to its excellent emulsifying properties, sodium para-caseinate can reliably produce very stable emulsions even with little mechanical processing. In recent years, various efforts have been made to produce processed cheese without the use of melting salts. To this end, various approaches to a solution were pursued, which are described in the following prior art.
„Schmelzsalze“ im Sinn der vorliegenden Erfindung sind Schmelzsalze laut Zusatzstoff-Zulassungsverordnung (ZZUulV) und artverwandte Produkte. Darunter fallen die Phosphate- und Citratsalze, die mit den Natrium oder Kalium verbunden sind, beispielsweise Natrium- oder Kaliumsalze umfassend Mono-, Di-, Tri- und Polyphosphate, oder Trinatriumcitrat oder Trikaliumcitrat. Ebenso fallen darunter Lactate von Natrium, Kalium, Calcium. Die Zitronensäure stellt ein Schmelzsalz ohne Natrium oder Kalium bereit. 2.1 Stand der Technik “Melting salts” in the sense of the present invention are melting salts according to the Additive Approval Ordinance (ZZUulV) and related products. These include the phosphate and citrate salts which are associated with the sodium or potassium, for example sodium or potassium salts comprising mono-, di-, tri- and polyphosphates, or trisodium citrate or tripotassium citrate. This also includes lactates of sodium, potassium and calcium. The citric acid provides a melting salt without sodium or potassium. 2.1 State of the art
Die WO2017194745A1 beschreibt eine käsehaltige Mischung umfassend Kaliumlactat. Nachteil einer solchen käsehaltigen Mischung ist jedoch die Ge schmacksbeeinträchtigung durch die Hinzufügung von Kaliumlactat. Die EP2437614B1 beschreibt ein Verfahren zum Herstellen von verarbeitetem Käse ohne Schmelzsalze, umfassend das Bereitstellen einer Milchzusammensetzung, welche den Austausch von zweiwertigen Ionen gegen einwertige Ionen ermöglichen soll. Nachteil bei dieser Verfahrensführung ist der hohe verfahrenstechnische Aufwand. Das gegenständliche Verfahren ist auf den Einsatz einer einzigen Rohware beschränkt und lässt eine Mischung verschiedener Rohwaren nicht zu. Weiterhin können typische Rohwaren, die in der Schmelzkäseindustrie üblich sind wie z. B kostengünstige Käseabschnitte nicht verwendet werden WO2017194745A1 describes a cheese-containing mixture comprising potassium lactate. However, the disadvantage of such a cheese-containing mixture is the deterioration in taste due to the addition of potassium lactate. EP2437614B1 describes a method for producing processed cheese without melting salts, comprising providing a milk composition which is intended to enable the exchange of divalent ions for monovalent ions. The disadvantage of this procedure is the high level of procedural complexity. The present process is limited to the use of a single raw material and does not allow a mixture of different raw materials. Furthermore, typical raw materials that are common in the processed cheese industry such. B inexpensive cheese trimmings are not used
Die WO2014137881 A1 beschreibt ein Verfahren, bei dem calciumreduzierte Milch proteine eingesetzt werden. Die Verwendung von calciumreduzierten Milch- proteinen hat den Nachteil, dass man bei der Rezeptur in der Rohwarenauswahl limitiert ist und die eingebrachten Eigenschaften der zugegebenen Milchproteine bezüglich Konsistenz und Geschmack hingenommen werden müssen. Ein weiterer Nachteil bei dem oben aufgeführten Patent ist, dass eine zweistufige Prozessführung bei der die Erstellung einer Vorlösung notwendig ist. WO2014137881 A1 describes a method in which calcium-reduced milk proteins are used. The use of calcium-reduced milk proteins has the disadvantage that the recipe is limited in the choice of raw materials and the properties of the added milk proteins with regard to consistency and taste have to be accepted. Another disadvantage of the patent listed above is that a two-stage process management is necessary in which a preliminary solution is created.
Dazu wird eine Mischung einer käsehaltigen Masse aus Scheren einer Vormischung eines ersten Anteils des Gesamtfettgehalts und Milchproteins zur Erzeugung einer Emulsion mit verteilten, nicht gescherten Fettpartikeln einer ersten Größe; Mischen von mindestens einem Käse mit einem zweiten Anteil des Gesamtfettgehalts zur Bildung einer einheitlichen Mischung mit verteilten, nicht gescherten Fettpartikeln einer zweiten Partikelgröße; Erwärmen der einheitlichen Mischung; und Mischen der Emulsion mit den gescherten Fettpartikeln mit der einheitlichen Mischung mit den nicht gescherten Fettpartikeln entweder während des Mischens oder des Erwärmens in einem Verhältnis von gescherten Fettpartikeln zu nicht gescherten Fettpartikeln von 10:90 bis 50:50, um einen emulgierenden, salzfreien Käse mit bimodaler Partikelgrößenverteilung zu erzeugen. Nachteil des Verfahrens ist der hohe Aufwand bei der Verwiegung und der Vermischung der verschiedenen Komponenten. For this purpose, a mixture of a cheese-containing mass from scissors, a premix of a first proportion of the total fat content and milk protein is used to produce an emulsion with distributed, unsheared fat particles of a first size; Mixing at least one cheese with a second proportion of the total fat content to form a uniform mixture with dispersed, unsheared fat particles of a second particle size; Heating the uniform mixture; and mixing the emulsion with the sheared fat particles with the uniform mixture with the unsheared fat particles either during mixing or heating in a ratio of sheared fat particles to unsheared fat particles of 10:90 to 50:50 to provide an emulsifying, salt-free cheese to generate bimodal particle size distribution. The disadvantage of the procedure is high effort in weighing and mixing the various components.
Weiterhin ist in der Beispielbeschreibung aufgeführt, dass die Produkte ohne signifikante Separation nur bis 80°C erhitzt werden können. Dies stellt ein technologischer Nachteil dar. Meist werden Schmelztemperaturen um die 90 °C angestrebt, um eine Abfülltemperatur über 75 °C zu gewährleisten. Diese hohen Schmelztemperaturen sollen die Abkühlung während des Pumpvorganges zur Abfüllmaschine des Produktes kompensieren. Eine UHT Erhitzung zur Abtötung von Sporen ist mit dem Verfahren nicht möglich und stellt somit eine weitere erhebliche Einschränkung dar. Durch die geringe Schmelztemperatur sind diese Produkte zudem nicht außerhalb der Kühlung über einen längeren Zeitraum haltbar. The example description also states that the products can only be heated up to 80 ° C without significant separation. This is a technological disadvantage. Melting temperatures around 90 ° C are usually aimed for in order to ensure a filling temperature of over 75 ° C. These high melting temperatures are intended to compensate for the cooling during the pumping process to the filling machine for the product. UHT heating to kill spores is not possible with the process and thus represents a further significant limitation. Furthermore, due to the low melting temperature, these products cannot be kept outside the cooling for a longer period of time.
Die WO2014088888A1 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung eines käsehaltigen Produkts, das frei von signifikanten Mengen von Schmelzsalzen ist, wobei das käsehaltige Produkt ein Schmelzkäse oder eine Schmelzkäsezubereitung ist. Es werden emulgierende Hydrokolloiden, insbesondere modifizierte Stärken verwendet. Nachteilig ist die Hinzufügung von modifizierter Stärke, die einen de klarationspflichtigen Zusatzstoff darstellt und somit einer Clean-Label Auslobung nicht genügen würde. WO2014088888A1 describes a method for producing a cheese-containing product which is free of significant amounts of melting salts, the cheese-containing product being a processed cheese or a processed cheese preparation. Emulsifying hydrocolloids, especially modified starches, are used. The disadvantage is the addition of modified starch, which is an additive that is subject to declaration and would therefore not be sufficient for a clean label claim.
Clean Labelling (englisch für saubere Etikettierung) ist die Werbung für Lebensmittel mit dem Hinweis, dass das Produkt bestimmte Zutaten nicht enthält. Dies betrifft in der Regel solche Stoffe, welche die Verbraucher als ungesund einschätzen oder aus anderen Gründen ablehnen, insbesondere Farbstoffe, Konservierungsstoffe, Aromen, Geschmacksverstärker und gentechnisch veränderte Lebensmittel, aber auch Nährstoffe wie Zucker oder gehärtete Fettsäuren. Clean labeling is the advertising of food stating that the product does not contain certain ingredients. This usually applies to substances that consumers consider unhealthy or reject them for other reasons, in particular dyes, preservatives, flavors, flavor enhancers and genetically modified foods, but also nutrients such as sugar or hydrogenated fatty acids.
In der Druckschrift EP 2 484 217 A1 werden als Rohwaren Weichkäse und Sauermilchkäse eingesetzt. Die eingesetzten Weich- oder Sauermilchkäse, die dadurch definiert sind, dass sie einen Wff kleiner 67 % aufweisen, werden in einer Konzentration von 70 - 100 % eingesetzt [0009] Diese weisen alle einen pH < 5 auf. Es ist davon auszugehen, dass der pH-Wert einer solchen Mischung deutlich unter > 5 sein wird. In dieser Druckschrift wird eine Rezeptur aufgeführt [0014], die neben dem hohen „Cream cheese“ Anteil von 70 -85 % (Fettquark, pH 4,6 - 4,8) zudem noch Natriumpolyphosphat enthält, welches den pH weiter absenkt. Reine Natriumpolyphosphate haben in einer 1% wässrigen Lösungen einen pH-Wert von 3,7 -4,3. Weiterhin wurde in der Versuchsreihe [0034] „Cream Cheese flavour“ als Bewertungskriterium genannt. In allen Versuchen 1- 5 wurde durch die Probanden ein Frischkäsegeschmack wahrgenommen. Ein Frischkäsegeschmack zeichnet sich vor allem durch eine säuerliche Note aus. Ohne einen entsprechenden Anteil Milchsäure, der zwangsläufig den pH verringert, ist kein typsicher Frischkäsegeschmack zu erzeugen. In the publication EP 2 484 217 A1, soft cheese and sour milk cheese are used as raw materials. The soft or sour milk cheeses used, which are defined by the fact that they have a Wff less than 67%, are used in a concentration of 70-100%. [0009] These all have a pH <5. It can be assumed that the pH value of such a mixture will be well below> 5. This publication lists a recipe [0014] which, in addition to the high “cream cheese” content of 70-85% (fat quark, pH 4.6-4.8), also contains sodium polyphosphate, which further lowers the pH. Pure sodium polyphosphates have a pH of 3.7-4.3 in a 1% aqueous solution. Furthermore, “Cream Cheese Flavor” was named as an evaluation criterion in the test series [0034]. In all experiments 1-5, the test persons perceived a cream cheese taste. A cream cheese taste is mainly characterized by a sour note. Without a corresponding proportion of lactic acid, which inevitably lowers the pH, no type-reliable cream cheese taste can be produced.
Zwar beschreibt diese Druckschrift eine Verringerung des Fettkugeldurchmessers, jedoch wird dazu ein Stephankocher verwendet, mit dem es nicht gelingt, die zur Verkleinerung des Fettkugeldurchmessers notwendige Energie in einem einzigen Arbeitsschritt einzubringen. Although this publication describes a reduction in the diameter of the fat globule, a Stephan's cooker is used for this purpose, with which it is not possible to bring in the energy necessary to reduce the fat globule diameter in a single work step.
Der in der EP 2 484 217 A1 beschriebene Stephan-Kocher mit seiner Rührgeometrie reicht zur Verkleinerung des Fettkugeldurchmessers nur deshalb aus, weil Schmelzsalze und Stabilisatoren verwendet werden. Die Schmelzsalze und Stabilisatoren erhöhen signifikant die Produktviskosität, so dass ein Stephan- Kocher mit seiner Rührgeometrie eine stabile Emulsion erzeugen kann. Der Zusatz derartiger Stoffe wird bei der Erfindung jedoch vermieden. Weiterhin werden in der EP 2 484 217 A1 saure Weichkäse und Frischkäse als Ausgangsstoffe verwendet. Damit wird das beschriebene Verfahren auf eine Käserohware in Form von Weichkäse mit einem Wff kleiner 67 % beschränkt.The Stephan cooker described in EP 2 484 217 A1 with its stirring geometry is only sufficient for reducing the fat globule diameter because melting salts and stabilizers are used. The melting salts and stabilizers significantly increase the product viscosity, so that a Stephan Kocher can generate a stable emulsion with its stirring geometry. The addition of such substances is avoided in the invention. Furthermore, sour soft cheese and fresh cheese are used as starting materials in EP 2 484 217 A1. The method described is thus limited to raw cheese in the form of soft cheese with a Wff of less than 67%.
Solche Käsearten können besser Wasser aufnehmen als Hartkäse, Schnittkäse und halbfester Schnittkäse. Die Rohware Weichkäse und Frischkäse erhöht nochmals die Viskosität und erlauben es - in diesem beschränkenden Rahmen - mit einem Stephankocher eine stabile Emulsion zu erzeugen. Das Verfahren in der EP 2484217 A1 mit einem Stephan-Kocher funktioniert also nur weil Weichkäse (Wff kleiner als 67%) mit Stabilisatoren und Schmelzsalzen verwendet wird. Versuche des Anmelders haben gezeigt, dass mit einem Stephan-Kocher unter Verwendung der erfindungsgemäßen Rezepturen nur eine wesentlich geringere mechanische Energie eingetragen werden kann, die weit unter dem geforderten Energieeintrag von mehr als 70 KWs/kg liegt. Versuche haben ferner gezeigt, dass ein Stephankocher nicht ausreicht, um das Fett mit dem Protein stabil zu emulgieren. Ein Stephan-Kocher kann nur Energiemengen von kleiner 70 KWs/kg in einem einzigen Arbeitsgang eintragen. Das reicht jedoch nicht aus, um eine hitzestabile Emulsion zu erzeigen. Mit der Erfindung vergleichbare kleinere Fettkugelgrößen sind jedoch mit einem Stephan-Kocher nur möglich, wenn die Produktviskosität durch die Zugabe von Schmelzsalze, Stabilisatoren und Weichkäse verändert wird. Such types of cheese can absorb water better than hard cheese, semi-hard cheese and semi-hard cheese. The raw material soft cheese and cream cheese increases the viscosity again and allows - within this restrictive framework - to create a stable emulsion with a Stephane cooker. The method in EP 2484217 A1 with a Stephan cooker only works because soft cheese (Wff less than 67%) is used with stabilizers and melting salts. Tests by the applicant have shown that with a Stephan cooker using the recipes according to the invention, only a significantly lower mechanical energy can be introduced, which is far below the required energy input of more than 70 KWs / kg. Tests have also shown that a Stephan's stove is not sufficient to stably emulsify the fat with the protein. A Stephan stove can only enter amounts of energy of less than 70 KWs / kg in a single operation. However, this is not enough to produce a heat-stable emulsion. Smaller fat globule sizes comparable with the invention are only possible with a Stephan cooker if the product viscosity is changed by adding melting salts, stabilizers and soft cheese.
Ein Schnittkäse wie z. B. Gouda würde sich nicht mit einem Stephan-Kocher ohne Schmelzsalze stabil emulgieren lassen. Diese Emulsion würde bei über 70°C auseinanderbrechen. A semi-hard cheese such as B. Gouda would not emulsify stably with a Stephan cooker without melting salts. This emulsion would break apart at over 70 ° C.
In ARLA FOODS - Bulletin Versatile quality processed cheese with flexibile Nutrilac Solution wird unter dem Link https://www.arlafoodsingredients.com/qlobalassets/qlobal/downloads/applications/ cheese/processed-cheese/bt processed cheese.pdf auf Seite 12 die Herstellung eines natrium-reduziertem Streichschmelzkäses beschrieben. Diese Natriumreduktion wird erreicht durch den Einsatz von Nutrilac CH 6540 in einer Konzentration von 8,5 %. Nutrilac CH 6540 ist ein calciumreduziertes MPC. Die hohe Einsatzmenge von Nutrilac CH 6540 wirkt sich kostenseitig negativ aus und schränkt die Freiheitsgrade bei der Rezepturgestaltung ein. Weiterhin ist der Calciumgehalt bei der beschrieben Rezeptur gering, der unter 350 mg/100 g liegt. Würde man das Milchprotein des Nutrilac CH 6540 mit Käsekasein aus Gouda ersetzen, ergäbe sich ein deutlich höherer Calciumgehalt von 530 mg/100 g. Weiterhin wurde zur Verbesserung der Emulsionsstabilität Zitronensäure zugesetzt. Zitronensäure ist laut deutscher Zusatzstoffzulassungsverordnung jedoch ein Schmelzsalz. In der Veröffentlichung: University Copenhagen - Redesigning cheese powder for omission of emulsfying salt https://static- curis.ku.dk/portal/files/145121941/RedesigningCheesePowder Poster.pdf wird die Herstellung einer flüssigen Vormischung für die Trocknung von Käsepulver ohne die Verwendung von Schmelzsalzen beschrieben. Dazu wird eine Mischung aus Käse ca. 70 % (Cheddar, Weichkäse), 22,5 % Wasser, 5% Buttermilchpulver, 2,5 % Natriumkaseinat und Kaliumhydroxyd hergestellt. Diese Mischung wurde für 5 min bei 1500 U/min gerührt. Die Erhitzung erfolgt durch Direktdampfeinspritzung für 45 s. Im Bericht wird keine Schmelztemperatur genannt, so dass die Schmelztemperatur über die Zeit der Dampfeinspritzung geschätzt werden muss. Je nach Ausgangstemperatur der Grundmischung wird dadurch eine Endtemperatur von 60 - 70 °C erreicht. Das beschriebene Verfahren hat den Nachteil, dass Buttermilchpulver und Natriumkaseinat zur Emulsionsbildung eingesetzt werden müssen. Die dadurch entstehende Emulsion ist nicht sehr stabil und kann nur bis ca. 70 °C ohne Phasentrennung erhitzt werden. Weiterhin wird der finale Geschmack des Käsepulvers durch die Zugabe von Buttermilchpulver und Natriumkaseinat beeinträchtigt. Weiterhin ist zu berücksichtigen, dass der sogenannte FEED, also die flüssige Käsemischung gleich nach Herstellung der Trocknung zugeführt wird. Es handelt sich also beim FEED nicht um ein klassisches Schmelzkäseprodukt, dass eine Mindesthaltbarkeit von 3 - 12 Monaten erreichen sollte. Klassische Schmelzkäseprodukte müssen eine sehr hohe Emulsionsstabilität aufweisen, um die erwähnte lange Mindesthaltbarkeit zu erreichen. Die Emulsionsstabilität ist beim FEED mit Absicht deutlich reduziert und nicht vergleichbar mit einem Schmelzkäseprodukt aus dem Einzelhandel. Die mit Absicht erzielte reduzierte Emulsionsstabilität beim FEED erleichtert den Trocknungsprozess, aufgrund des lockergebunden Wassers in der Emulsion. Alle oben aufgeführten Ansätze haben bis heute keine zufriedenstellenden Resultate erzielt, da sie zu Einschränkungen hinsichtlich Geschmack, Textur und/oder Mundgefühl führen. Folglich gibt es auf dem Markt noch keine bedeutenden Mengen an Schmelzkäseprodukten ohne signifikante Mengen an Schmelzsalzen. In ARLA FOODS - Bulletin Versatile quality processed cheese with flexibile Nutrilac Solution under the link https://www.arlafoodsingredients.com/qlobalassets/qlobal/downloads/applications/ cheese / processed-cheese / bt processed cheese.pdf on page 12 die Production of a sodium-reduced cheese spread described. This sodium reduction is achieved through the use of Nutrilac CH 6540 in a concentration of 8.5%. Nutrilac CH 6540 is a calcium-reduced MPC. The high amount of Nutrilac CH 6540 used has a negative impact on costs and restricts the degree of freedom when designing the recipe. Furthermore, the calcium content in the recipe described is low, which is below 350 mg / 100 g. If you were to use the milk protein of the Replacing Nutrilac CH 6540 with cheese casein from Gouda would result in a significantly higher calcium content of 530 mg / 100 g. Citric acid was also added to improve the emulsion stability. According to the German additive approval ordinance, however, citric acid is a melting salt. In the publication: University Copenhagen - Redesigning cheese powder for omission of emulsfying salt https: // static- curis.ku.dk/portal/files/145121941/RedesigningCheesePowder Poster.pdf the production of a liquid premix for drying cheese powder without the Use of melting salts described. For this purpose, a mixture of cheese approx. 70% (cheddar, soft cheese), 22.5% water, 5% buttermilk powder, 2.5% sodium caseinate and potassium hydroxide is made. This mixture was stirred for 5 minutes at 1500 rpm. The heating takes place by direct steam injection for 45 s. In the report no melting temperature is mentioned, so that the melting temperature has to be estimated over the time of the steam injection. Depending on the starting temperature of the basic mixture, a final temperature of 60 - 70 ° C is achieved. The method described has the disadvantage that buttermilk powder and sodium caseinate have to be used to form the emulsion. The resulting emulsion is not very stable and can only be heated up to approx. 70 ° C without phase separation. Furthermore, the final taste of the cheese powder is impaired by the addition of buttermilk powder and sodium caseinate. It should also be taken into account that the so-called FEED, i.e. the liquid cheese mixture, is fed to the drying process immediately after production. So the FEED is not a classic processed cheese product that should have a minimum shelf life of 3 - 12 months. Classic processed cheese products must have a very high emulsion stability in order to achieve the aforementioned long minimum shelf life. The emulsion stability of the FEED is deliberately significantly reduced and cannot be compared to a processed cheese product from the retail trade. The intentionally achieved reduced emulsion stability with the FEED facilitates the drying process due to the loosely bound water in the emulsion. None of the approaches listed above have achieved satisfactory results to date, since they lead to restrictions in terms of taste, texture and / or mouthfeel. As a result, there are still no significant amounts of processed cheese products on the market without significant amounts of processed salts.
Ein weiterer Nachteil der obengenannten Druckschriften ist, dass zur Verhinderung der Separation während der Erhitzung zwangsweise hochpreisige Milchproteine, wie z. B. calciumreduziertes Natriumkaseinat und oder calciumreduziertes MPC in hohen Konzentrationen eingesetzt werden müssen. Teilweise sind die erwähnten Milchproteine auf dem Markt nicht verfügbar und stehen somit für Schmelzkäsehersteller nicht zur Verfügung. Another disadvantage of the above-mentioned documents is that in order to prevent separation during heating, expensive milk proteins, such as. B. calcium-reduced sodium caseinate and / or calcium-reduced MPC must be used in high concentrations. Some of the milk proteins mentioned are not available on the market and are therefore not available to processed cheese manufacturers.
Diese Rohwaren entsprechen nicht den üblich eingesetzten Rohwaren für Schmelzkäse wie z. B. Magermilchpulver, Molkenpulver oder Labkasein und sind daher im Vergleich hochpreisiger als die Standardrohwaren. Weiterhin bedeutet dies, dass dadurch Einschränkungen in der Rezepturgestaltung vorliegen, so ist z. B. eine Rezeptur bestehend aus Käse und Wasser mit den oben beschriebenen Verfahren nicht möglich. Zudem sind Rezepturen mit sehr hohen Käsegehalten von 70 - 90 %, die ohne Milchprotein aus Milcherzeugnissen auskommen, nicht möglich. These raw materials do not correspond to the raw materials commonly used for processed cheese such as. B. skimmed milk powder, whey powder or rennet casein and are therefore more expensive in comparison than the standard raw materials. Furthermore, this means that there are restrictions in the formulation design. B. a recipe consisting of cheese and water with the methods described above is not possible. In addition, recipes with a very high cheese content of 70 - 90% that do not contain milk protein from milk products are not possible.
Ein weiterer Nachteil, einiger oben genannter Verfahren, ist die zum Teil drastische Limitierung des Calciumgehaltes, die technologischer notwendig ist. Ein zu hoher Calciumgehalt würde die Emulsionsstabilität während der Erhitzung erheblich beinträchtigen. Die Limitierung des Calciumgehalts ist aus ernährungs physiologischer und marketingstrategischer Sicht jedoch negativ zu bewerten. Ein Großteil der Verbraucher hat ein gesteigertes Interesse an calciumreichen Produkten, da das Thema der Calciumunterversorgung bereits mehrmalig in der Vergangenheit in den öffentlichen Medien diskutiert wurde. Insbesondere wirken sich bei Kinderprodukten eine Auslobung von hohen Calciumgehältern verkaufs fördernd aus. Dies ist jedoch mit den zuvor beschrieben Verfahren nicht möglich. Another disadvantage of some of the processes mentioned above is the sometimes drastic limitation of the calcium content, which is technically necessary. Too high a calcium content would considerably impair the stability of the emulsion during heating. The limitation of the calcium content is to be assessed negatively from a nutritional, physiological and marketing strategy point of view. A large number of consumers have an increased interest in calcium-rich products, since the subject of calcium deficiency has already been discussed in the public media several times in the past. In particular, if children's products are advertised as having high calcium contents, they have a sales-promoting effect. However, this is not possible with the methods described above.
Aufgrund der oben benannten Nachteile bekannter Käseprodukte besteht somit weiterhin ein Bedarf an verbesserten, käsehaltigen Produkten, die ohne Schmelzsalze zubereitet werden können. Es ist daher - ausgehend von der EP 2 484 217 B1- eine der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe, ein Verfahren und eine Vorrichtung für die Herstellung von käsehaltigen Produkten bereitzustellen, die im Geschmack und Textur nicht beeinträchtigt sind und keine signifikanten zusätzlichen Schmelzsalze enthalten. Because of the above-mentioned disadvantages of known cheese products, there continues to be a need for improved, cheese-containing products that are without Melting salts can be prepared. It is therefore - starting from EP 2 484 217 B1 - an object of the invention to provide a method and a device for the production of cheese-containing products which are not impaired in taste and texture and do not contain any significant additional melting salts.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindungen ist es ein Verfahren zu ermöglichen, Rezepturen, ohne maßgebliche Einschränkungen bei der Rohwarenauswahl zu ermöglichen. Durch die vorliegende Erfindung kann auf kostspielige calciumreduzierte Milcherzeugnisse zur Herstellung eines schmelzsalzfreien Produktes verzichtet werden. Es kann weiterhin auf „transglutaminase-modifizierte“ Milchproteine, die eine geringe Akzeptanz bei Verbrauchern und Herstellern haben, verzichtet werden. Zudem brauchen keine speziellen Verhältnisse von Käseprotein zu Protein aus Milcherzeugnissen eingehalten werden. Durch die vorliegende Erfindung ist es möglich Rezepturen mit hohen Käsegehalten zu erstellen. Weiterhin können Produkte mit einem hohen Calciumgehalt größer 400 mg / 100g Calcium hergestellt werden. Another object of the present invention is to enable a method to enable recipes without significant restrictions in the selection of raw materials. The present invention makes it possible to dispense with expensive calcium-reduced milk products for the production of a product which is free of molten salt. Furthermore, “transglutaminase-modified” milk proteins, which have a low level of acceptance by consumers and manufacturers, can be dispensed with. In addition, no special ratios of cheese protein to protein from dairy products need to be adhered to. The present invention makes it possible to create recipes with high cheese contents. Furthermore, products with a high calcium content of more than 400 mg / 100g calcium can be manufactured.
Insbesondere soll das mit dem Verfahren und der Vorrichtung gewonnene Produkt den Clean-Label-Anforderungen entsprechen. Die gestellte Aufgabe wird durch die technische Lehre des unabhängigen Anspruches 1 und eine zur Ausführung des Verfahrens geeignete Vorrichtung durch den unabhängigen Anspruch 9 gelöst. In particular, the product obtained with the method and the device should meet the clean label requirements. The object set is achieved by the technical teaching of independent claim 1 and a device suitable for carrying out the method is achieved by independent claim 9.
2.2 Tabellarischer Vergleich der Erfindung mit den Merkmalen der2.2 Tabular comparison of the invention with the features of
EP2484217 B1 EP2484217 B1
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Tabelle A 3. Kurze Zusammenfassung der Erfindung Table A. 3. Brief Summary of the Invention
3.1 Zusammensetzung der bevorzugten Rezeptur 3.1 Composition of the preferred formulation
Die Ausgangsstoffe können alle Käsetypen enthalten. Es können also auch Hartkäse (Emmentaler, Cheddar, Wff < 56 %), Schnittkäse (Gouda, Edamer, Wff 54 - 63%) und halbfester Schnittkäse (61 - 69%) verwendet werden. Es gibt somit keine Einschränkung. Bei der EP 2484217 B1 wird die Rohware auf Käse mit einem Wff > 67 % eingeschränkt. The starting materials can contain all types of cheese. Hard cheese (Emmentaler, Cheddar, Wff <56%), semi-hard cheese (Gouda, Edamer, Wff 54-63%) and semi-hard cheese (61-69%) can also be used. There is therefore no restriction. In EP 2484217 B1, the raw material is restricted to cheese with a Wff> 67%.
Er werden keine Schmelzsalze verwendet. No melting salts are used.
Die erfindungsgemässen Rezepturen, die auch Hartkäse, Schnittkäse und halbfester Schnittkäse enthalten können und keine Schmelzsalze enthalten, haben eine sehr geringe Viskosität (etwa vergleichbar wie die Viskosität von Sahne). Mit einem Stephan-Kocher nach der EP 2484217 B1 kann bei solchen Rezepturen keine Emulsion hergestellt werden. Solche Rezepturen benötigen einen Rührwerksgeometrie, die auch bei wässrigen Viskositäten hohe mechanische Energie eintragen kann. Diese benötigten hohen mechanischen Energien können bevorzugt z. B. über einen Glass- Kocher eingetragen werden. The recipes according to the invention, which can also contain hard cheese, semi-hard cheese and semi-hard cheese and do not contain any melting salts, have a very low viscosity (roughly comparable to the viscosity of cream). With a Stephan cooker according to EP 2484217 B1, no emulsion can be produced with such recipes. Such recipes require an agitator geometry that can introduce high mechanical energy even with aqueous viscosities. These required high mechanical energies can preferably be, for. B. be entered via a glass cooker.
Der Unterschied zwischen Stephan und Glass beim Bodenrührwerk besteht darin, dass der Glass-Kocher drei Rührfolgen hat. Der Stephankocher hat nur zwei. Weiterhin ist das Profil der Rührflügel beim Glass-Kocher dreieckig (Gleichseitige Dreieck mit einer Kantenlänge ca. 9 cm). Das Rührflügelprofil beim Stephan- Kocher ist rechteckig Höhe ca. 1 cm und ca. 10 cm. Der Bodenrührwerk beim Glasskocher hat kein Scherwirkung sondern nur Rührwirkung. Beim Stephan- Kocher hat das Rührwerk Scherwirkung! The difference between Stephan and Glass with the floor agitator is that the glass cooker has three stirring sequences. The Stephankocher only has two. Furthermore, the profile of the agitator blades on the glass cooker is triangular (equilateral triangle with an edge length of approx. 9 cm). The stirrer blade profile on the Stephan- cooker is rectangular, height approx. 1 cm and approx. 10 cm. The floor agitator on the glass cooker does not have a shear effect but only a stirring effect. The agitator has a shear effect on the Stephan cooker!
Die in der Schmelzkäseindustrie üblichen Anlagen können deshalb diese hohe Energie nicht eintragen. Die erfinderische Leistung der vorliegenden Erfindung liegt unter anderem darin, dass nicht einfach die Mischzeit erhöht wurde, um eine stabile Emulsion zu erzeugen. Es musste ein Aufbau entwickelt werden, der in der Lage ist bei wässriger Konsistenz eine hohe mechanische Energie einzubringen! Bei der Erfindung wurde ein bestehendes Vorurteil überwunden, denn derThe systems commonly used in the processed cheese industry can therefore not bring in this high level of energy. The inventive achievement of the present invention lies, inter alia, in the fact that the mixing time was not simply increased in order to produce a stable emulsion. A structure had to be developed that is able to bring in high mechanical energy with a watery consistency! With the invention, an existing prejudice was overcome, because the
Fachmann geht davon aus, dass das Kasein (Labgefällt, Hartkäse, Schnittkäse und Halbfester Schnittkäse) im Käse seine Emulgatoren-Eigenschaften bei einer Erhitzung über 70°C verliert. Diese Emulgatoren-Eigenschaften erlangt das Käse- Kasein nur durch den Zusatz der Schmelzsalze. Wird nun eine klassische Schmelzkäserezeptur ohne Schmelzsalze geschmolzen, können Sie diese 100 h in industrieüblichen Schmelzanlagen gerührt werden, ohne dass eine stabile Emulsion entsteht. Man braucht zwingend eine Mindestleistung von über 40 Watt/kg die ins Produkt eingetragen wird, um eine stabile Emulsion in einer Schmelzkäserezeptur ohne Schmelzsalze zu erreichen. Allgemein kann gesagt werden, dass die kinetische Energie in einer wässrigen Lösung so hoch sein muss, damit die entsprechend kleinen Fettkugeln erzeugt werden können. The expert assumes that the casein (rennet precipitated, hard cheese, hard cheese and semi-hard hard cheese) in cheese loses its emulsifying properties when heated to over 70 ° C. The cheese casein only achieves these emulsifier properties by adding the melting salts. If a classic processed cheese recipe is melted without melting salts, it can be stirred for 100 hours in standard industrial melting systems without creating a stable emulsion. A minimum output of more than 40 watts / kg that is introduced into the product is essential in order to achieve a stable emulsion in a processed cheese recipe without melting salts. In general, it can be said that the kinetic energy in an aqueous solution must be so high that the correspondingly small fat globules can be produced.
3.2 Beschreibung eines bevorzugten Verfahrens Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird diese Aufgabe zumindest durch ein Verfahren zur Herstellung von käsehaltigen Produkten gelöst, wobei das Verfahren bevorzugt die folgenden Schritte umfasst: 3.2 Description of a preferred method According to one aspect of the invention, this object is achieved at least by a method for producing cheese-containing products, the method preferably comprising the following steps:
Vermischen von Käse und Wasser und/oder Milchfett und/oder Pflanzenfett und/oder Milcherzeugnisse. - Erhitzung der käsehaltigen Masse auf 60 - 100 ° C unter hoher mechanischer Bearbeitung. Die eingebrachte mechanische Energiemenge beträgt mind. 70 kWs/kg käsehaltige Masse. Dabei entsteht eine unimodale Fettkugelgrößenverteilung mit D90 von 1 bis 300 gm, vorzugsweise 20 bis 120 gm, und/oder mit einer D10 von 0,1 bis 30 gm, vorzugsweise 0,1 bis 5 gm, und/oder D50 von 1 bis 100 gm, vorzugsweise 1 bis 30 gm aufweisen. Mixing cheese and water and / or milk fat and / or vegetable fat and / or milk products. - Heating of the cheese-containing mass to 60 - 100 ° C with high mechanical processing. The amount of mechanical energy introduced is at least 70 kWs / kg of cheese-containing mass. This also creates a unimodal fat globule size distribution D90 from 1 to 300 gm, preferably 20 to 120 gm, and / or with a D10 from 0.1 to 30 gm, preferably 0.1 to 5 gm, and / or D50 from 1 to 100 gm, preferably 1 to 30 gm exhibit.
Bei Bedarf kann die mechanische bearbeitet käsehaltige Masse anschließend auf 150 °C erhitzt werden Abfüllen der heißen käsehaltigen Masse, If necessary, the mechanically processed cheese-containing mass can then be heated to 150 ° C.
Abkühlen der abgefüllten käsehaltigen Masse auf eine Temperatur von 30 °C oder niedriger. Cooling the filled cheese mass to a temperature of 30 ° C or lower.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Erfindung durch ein Verfahren zur Herstellung eines käsehaltigen Produkts gekennzeichnet, das frei von signifikanten Mengen von Schmelzsalzen ist, wobei das käsehaltige Produkt ein Schmelzkäse oder eine Schmelzkäsezubereitung oder eine käsehaltige Lebensmittelzubereitung ist, umfassend die Schritte: According to a preferred embodiment of the invention, the invention is characterized by a method for producing a cheese-containing product which is free of significant amounts of processing salts, the cheese-containing product being a processed cheese or a processed cheese preparation or a cheese-containing food preparation, comprising the steps:
1 .1 Vermischen von Käse und Wasser und/oder Milchfett und/oder Pflanzenfett und/oder Milcherzeugnissen zu einer käsehaltigen Masse (30), 1 .1 Mixing cheese and water and / or milk fat and / or vegetable fat and / or milk products to form a cheese-containing mass (30),
1.1.1 Die Mischung weist einen pH-Wert von 4,9 - 6,5 auf. Idealerweise beträgt der pH-Wert 5,2 - 5,8 1.1.1 The mixture has a pH value of 4.9 - 6.5. Ideally the pH value is 5.2-5.8
1 .2 wobei ein natürlicher Käse und/oder eine Mischung von natürlichen Käsesorten mit einem Anteil von 5 bis 90 Gew. Prozent vorhanden ist 1 .2 with a natural cheese and / or a mixture of natural cheeses in a proportion of 5 to 90 percent by weight
1.3 wobei ein Milch-Proteinanteil (46, 47) im Bereich von 5 bis 30 Gew. Prozent vorhanden ist 1.3 where there is a milk protein content (46, 47) in the range from 5 to 30 percent by weight
1.4 wobei ein Wasseranteil (48) im Bereich von 8 bis 80 Gew. Prozent vorhanden ist 1.4 with a water content (48) in the range from 8 to 80 percent by weight being present
1 .5 wobei eine nicht signifikante Menge der Zusatzstoffe, der Funktionsklassen laut Zusatzstoff-Zulassungsverordnung (ZZulV) Komplexbildner und insbesondere von Schmelzsalzen von weniger als 0,3 Gew. Prozent vorhanden sind, mit folgenden Verfahrensschritten 1 .5 with an insignificant amount of the additives, the functional classes according to the Additive Approval Ordinance (ZZulV), complexing agents and in particular of melting salts of less than 0.3 percent by weight, with the following process steps
1 .6 Erhitzung der käsehaltigen Masse (30) auf 50 - 100 ° C vorzugsweise 85° C1 .6 Heating the cheese-containing mass (30) to 50-100 ° C, preferably 85 ° C
1.7 Eintrag einer hohen kinetischen Energie durch mechanische Bearbeitung der käsehaltigen Masse (30), i6 1.7 Entry of high kinetic energy through mechanical processing of the cheese-containing mass (30), i6
1.7.1 wobei das unemulgierte Fett (45) durch die mechanische Bearbeitung emulgiert wird 1.7.1 whereby the unemulsified fat (45) is emulsified by the mechanical processing
1.7.2 wobei durch den mechanischen Energieeintrag die ursprünglichen Fettkugeln (41 ) von einem ausgangsweise vorhandenen durchschnittlichen Fettkugel-Durchmesser (FKD) auf einen finalen Fettkugel-Durchmesser-im Bereich zwischen 1/3 bis 1/10 vorzugsweise auf 1/5 des ausgangsweise vorhandenen Fettkugel-Durchmessers verringert wird 1.7.2 with the mechanical energy input, the original fat balls (41) from an initially existing average fat ball diameter (FKD) to a final fat ball diameter - in the range between 1/3 to 1/10, preferably to 1/5 of the initially existing Fat ball diameter is reduced
1.8 Bei Bedarf kann die mechanische bearbeitete käsehaltige Masse (30‘) anschließend UFIT erhitzt werden, um Sporenbildner abzutöten. 1.8 If necessary, the mechanically processed cheese-containing mass (30 ‘) can then be heated UFIT to kill spore-forming agents.
1 .9 Abfüllen der heißen käsehaltigen Masse (30‘), 1 .9 Filling the hot cheese-containing mass (30 ‘),
1 .10 Abkühlen der abgefüllten käsehaltigen Masse (30‘) auf eine Temperatur von 30 °C oder niedriger. 1 .10 Cooling the filled cheese mass (30 ‘) to a temperature of 30 ° C or lower.
Die vorliegende Erfindung beschreibt demnach ein Verfahren zur Fierstellung von wärmebehandelten Käseerzeugnissen und käsehaltigen Lebensmitteln. Die ent sprechenden Produkte sind während des Erhitzungsprozesses ohne die Zugabe von Zusatzstoffen, insbesondere von Schmelzsalzen, die Phosphat- und Citrat verbindungen von Natrium oder Kalium umfassen, stabil. Durch dieses Verfahren können käsehaltige Produkte hergestellt werden, die einen deutlichen Käsegeschmack aufweisen und ein cremiges und käsetypisches Mundgefühl entwickeln können. Insbesondere der Verzicht auf natriumhaltiges Schmelzsalz hat den Nutzen eines geringeren Natriumgehaltes im Endprodukt. Insgesamt ist der niedrige Natriumgehalt für viele Konsumenten wünschenswert. Somit können durch dieses Verfahren klassische Schmelzkäse und Schmelzkäsezubereitungen auch ohne die Verwendung von Schmelzsalzen hergestellt werden. Unter der oben genannten Stabilität versteht man, dass eine Phasentrennung der käsehaltigen Produkte in ihre Wasser-, Protein- und Fettbestandteile auch ohne Zusatz von Schmelzsalzen während des Fierstellungsprozesses vermieden wird. The present invention accordingly describes a method for the production of heat-treated cheese products and cheese-containing foods. The corresponding products are stable during the heating process without the addition of additives, in particular melting salts, which comprise phosphate and citrate compounds of sodium or potassium. This process enables cheese-containing products to be produced which have a distinct cheese taste and can develop a creamy mouthfeel that is typical of cheese. In particular, avoiding sodium-containing molten salt has the benefit of a lower sodium content in the end product. Overall, the low sodium content is desirable for many consumers. With this method, classic processed cheese and processed cheese preparations can also be produced without the use of melting salts. The above-mentioned stability means that a phase separation of the cheese-containing products into their water, protein and fat components is avoided even without the addition of melting salts during the fermentation process.
Diese so hergestellten Produkte haben leicht verbesserte organoleptische Eigen schaften im Vergleich zu den auf dem Markt verfügbaren Schmelzkäsen und - Zubereitungen. Der Unterschied besteht in einem intensiveren Käsegeschmack und einem weniger klebrigen Mundgefühl. Durch den Verzicht auf Schmelzsalze ergibt sich auch der marketing-strategische Vorteil, dass die Produkte ohne Zusatzstoffe und damit ohne E-Nummer deklariert werden können. Weiterhin ist es möglich, extra Auslobungen vorzunehmen wie „Ohne Zusatzstoffe“ oder „Clean Label“.These products produced in this way have slightly improved organoleptic properties compared to the processed cheeses and cheeses available on the market. Preparations. The difference is a more intense cheese taste and a less sticky mouthfeel. By not using melting salts, there is also the strategic marketing advantage that the products can be declared without additives and therefore without an E number. It is also possible to make extra claims such as “without additives” or “clean label”.
Der vorhergehende beschriebene Prozess erfordert besondere Voraussetzungen an die eingesetzte Maschinentechnik. The process described above requires special requirements for the machine technology used.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist eine Vor richtung zur Herstellung eines käsehaltigen Produkts, das frei von signifikanten Mengen von Schmelzsalzen ist, wobei das käsehaltige Produkt ein Schmelzkäse oder eine Schmelzkäsezubereitung ist, dadurch gekennzeichnet, dass die käsehaltige Masse in einem beheizbaren Schmelzkessel eingefüllt ist, und dass im Innenraum des Schmelzkessels mindestens ein erstes Rührwerk angeordnet ist, welches eine im Kreislauf umströmende, vorzugsweise vertikale und/oder horizontale Strömung im Schmelzkessel erzeugt. According to a preferred embodiment of the present invention, a device for producing a cheese-containing product which is free from significant amounts of melting salts, the cheese-containing product being a processed cheese or a processed cheese preparation, is characterized in that the cheese-containing mass is filled in a heatable melting kettle , and that at least one first agitator is arranged in the interior of the melting vessel, which generates a preferably vertical and / or horizontal flow in the melting vessel that flows around in a circuit.
Ein solches erstes Rührwerk kann dabei als mit Rührflügeln ausgestattetes mechanisches Rührwerk sein, dass die strömende käsehaltige Masse im Kreislauf führt. Anstatt eines mechanischen Rührwerks können auch andere Strömungsmaschinen verwendet werden, wie insbesondere Strömungsdüsen, welche die käsehaltige Masse im Schmelzkessel im (vertikalen und/oder horizontalen) Kreislauf fördern. Es können auch mechanische Rührwerke, wie z.B. Konusschnecken-Rührwerke verwendet werden. Such a first agitator can be a mechanical agitator equipped with agitator blades that circulates the flowing cheese-containing mass. Instead of a mechanical agitator, other flow machines can also be used, such as flow nozzles in particular, which convey the cheese-containing mass in the melting kettle in a (vertical and / or horizontal) cycle. Mechanical agitators such as conical screw agitators can also be used.
Die Kreislaufförderung der käsehaltigen Masse im Schmelzkäse sorgt dafür, dass die umströmende käsehaltige Masse fortlaufend in den Einflussbereich einer eine Scher- und Trennwirkung auf die Fettkugeln ausübenden Strömungsmaschine gefördert werden. Diese Strömungsmaschine sorgt für die entscheidende Reduzierung des anfänglichen Fettkugel-Durchmessers auf einen davon abweichenden, niedrigeren Durchmesser. Eine solche Strömungsmaschine kann eine drehend angetriebene Flügelturbine oder ein Messerschneidwerk oder eine Düsenanordnung sein. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird als Strömungsmaschine eine drehend angetriebene Flügelturbine beschrieben, welche die käsehaltige Masse unter hoher mechanischer Beschleunigung gegen mindestens eine ortsfeste Prallfläche im Schmelzkessel schleudert, an der die Fettkugelzerkleinerung statt- findet. The circulation of the cheese-containing mass in the processed cheese ensures that the cheese-containing mass flowing around is continuously conveyed into the area of influence of a flow machine that exerts a shearing and separating effect on the fat globules. This flow machine ensures the decisive reduction of the initial grease ball diameter to a different, lower diameter. Such a turbomachine can be a rotatingly driven vane turbine or a knife cutter or a nozzle arrangement. In a preferred embodiment, a rotatingly driven vane turbine is described as a flow machine, which hurls the cheese-containing mass under high mechanical acceleration against at least one stationary impact surface in the melting kettle, on which the fat globule comminution takes place.
Die hohe mechanische Beschleunigung wird vorzugsweise dadurch erreicht, dass die käsehaltige Masse in einem Luftraum des Schmelzkessels gegen mindestens eine in diesem Luftraum angeordnete Prallfläche gelenkt wird. The high mechanical acceleration is preferably achieved by directing the cheese-containing mass in an air space of the melting vessel against at least one impact surface arranged in this air space.
In einer anderen Ausführung kann es auch vorgesehen sein, ein mit Schneidflügeln ausgerüstetes Schneidwerk mit hoher Umdrehungszahl in der käsehaltigen Masse rotieren zu lassen, um die gewünschte Fettkugelzerkleinerung zu erreichen. Die Anordnung eines Luftraums, den die Teilchen der käsehaltigen Masse durchfliegen, ist bei dieser Ausführung nicht mehr notwendig. In another embodiment, provision can also be made for a cutting mechanism equipped with cutting blades to rotate at a high number of revolutions in the cheese-containing mass in order to achieve the desired size reduction of the fat globules. The arrangement of an air space through which the particles of the cheese-containing mass fly is no longer necessary with this design.
Der zu verwendete Schmelzkessel muss so ausgeführt sein, dass eine hohe mechanische Energie, vorzugsweise eine kinetische Energie, in das käsehaltige Produkt eingebracht werden kann. Neben einer hohen Motorleistung des Haupt rührwerkes (Flügelturbine, Schneidwerk und dgl.) muss die Rührwerksgeometrie geeignet sein, die Motorenergie in die käsehaltige Masse zu übertragen. The melting kettle to be used must be designed in such a way that high mechanical energy, preferably kinetic energy, can be introduced into the cheese-containing product. In addition to the high motor power of the main agitator (blade turbine, cutting unit, etc.), the agitator geometry must be suitable for transferring the motor energy into the cheese-containing mass.
Ein sicheres Zeichen für einen ausreichenden Energieeintrag in das käsehaltige Produkt ist eine hohe Stromaufnahme des Hauptrührwerkmotors und die Erwärm ung des käsehaltigen Produktes durch den Rührvorgang. A sure sign of sufficient energy input into the cheese-containing product is a high power consumption of the main agitator motor and the heating of the cheese-containing product through the stirring process.
Nachfolgend ist ein Praxisbeispiel im Produktionsmaßstab beschrieben: A practical example on a production scale is described below:
Ein Schmelzkessel mit einem Füllgewicht von 180 kg, mit einer Motorleistung des Hauptrührwerkes und einem speziell angepassten, mit Turbinenschaufeln ausgerüsteten Rührwerk von ca. 37 kW wird zur Herstellung eines käsehaltigen Produktes eingesetzt. Während des Rührvorganges wird die käsehaltige Masse durch das speziell angepasste Rührwerk (Turbinenschaufeln) stark beschleunigt. Nach der Beschleunigung prallt das käsehaltige Produkt mit hoher kinetischer Energie auf die Kesselwand und/oder Rührwerk. Dabei wird unter anderem freies Fett emulgiert. Weiterhin werden dann die vorliegenden Fettkugeln stark zerkleinert und eine unimodale Fettkugelgrößenverteilung entsteht. A melting kettle with a filling weight of 180 kg, with a motor power of the main agitator and a specially adapted agitator of approx. 37 kW equipped with turbine blades is used for the production of a cheese-containing product. During the stirring process, the cheese-containing mass is strongly accelerated by the specially adapted stirrer (turbine blades). After the acceleration, the cheese-containing product hits the kettle wall and / or agitator with high kinetic energy. Among other things, it will be free Emulsified fat. Furthermore, the present fat globules are then severely comminuted and a unimodal fat globule size distribution is created.
Das Käse-Casein wird durch die erfindungsgemäß eingebrachten hohen mechanischen Scher- und Zerteilungskräfte auf die im Kreislauf geförderte käse- haltige Masse in die Fettkugelmembran als Emulgator eingelagert. Damit wurde erstmals erkannt, dass das Käse-Kasein als Emulgator wirkt, wenn eine ausreichende Verkleinerung des Fettkugeldurchmessers stattfindet. The cheese-casein is stored in the fat-ball membrane as an emulsifier as a result of the high mechanical shearing and dividing forces introduced according to the invention on the cheese-containing mass conveyed in the circuit. It was thus recognized for the first time that cheese-casein acts as an emulsifier if the fat globule diameter is sufficiently reduced.
Das Käse-Casein weist jedoch deutlich schlechtere Emulgatoreigenschaften auf als das Natrium-Para-Caseinat aus dem Standardschmelzkäseprozess und kann im Vergleich deutlich weniger Wasser binden. Zur Vermeidung einer Phasentrennung während des Prozesses und der Auslagerung ist es jedoch zwingend notwendig das gesamte Wasser stabil zu binden. Diese notwendige Wasserbindung wird durch eine Oberflächenvergrößerung der wasserbindenden Fettkugelmembranen bzw. Fettkugeloberflächen erreicht. Diese Oberflächenvergrößerung wird durch Verringerung des durchschnittlichen Fettkugeldurchmessers erzielt. The cheese-casein, however, has significantly poorer emulsifier properties than the sodium para-caseinate from the standard processed cheese process and can bind significantly less water in comparison. However, to avoid phase separation during the process and the removal from storage, it is absolutely necessary to bind all of the water in a stable manner. This necessary water binding is achieved by increasing the surface area of the water-binding fat ball membranes or fat ball surfaces. This increase in surface area is achieved by reducing the average fat globule diameter.
Anhand des folgenden Beispiels wird der Zusammenhang zwischen durchschnitt lichen Fettkugeldurchmesser und Fettkugeloberfläche dargestellt. The following example shows the relationship between the average fat globule diameter and fat globule surface.
Eine Flalbierung des durchschnittlichen Fettkugeldurchmessers führt zur Verdoppelung der Fettkugeloberflächen und erhöht damit signifikant die Wasserbindungskapazität des Systems. Dadurch kann trotz schlechtererFlattening the average fat globule diameter doubles the fat globule surface and thus significantly increases the water-binding capacity of the system. This can result in worse despite
Wasserbindungskapazität des Käse-Caseins eine ähnliche stabile Wasserbindung erzeugt werden wie bei marktüblichen Schmelzkäseprodukten mit Schmelzsalzen.Water binding capacity of the cheese casein a similar stable water binding can be created as with commercially available processed cheese products with melting salts.
In vielen Produktionsversuchen wurde der oben beschrieben Mechanismus be stätigt. Eine Fettkugeloberflächenvergrößerung und damit verbundene erhöhte Wasserbindung konnte erstmals - im Wesentlichen allein - durch einen erhöhten mechanischen Energieeintrag erreicht werden. Es müssen deshalb keine weiteren Zusatzstoffe und/ oder speziell modifizierte Milchproteine wie z. B calciumreduzierte Proteinquellen hinzugefügt werden, wie sie beim Stand der Technik notwendig sind. Der Eintrag einer hohen mechanischen Energie als Scher- und Zerteilungskraft auf die käsehaltige Masse reicht allein aus, das angestrebte Ergebnis - frei von signifikanten Mengen von Schmelzsalzen - zu erzielen. Dabei wurde die käsehaltige Masse ca. 10 - 30 min bearbeitet. Die Temperatur der käsehaltigen Masse erhöht sich dabei durch den hohen mechanischen Energieeintrag um 35 - 40°C. The mechanism described above has been confirmed in many production trials. For the first time, it was possible to achieve an increase in the surface of the fat globules and the associated increased water retention - essentially solely - through increased mechanical energy input. Therefore, no further additives and / or specially modified milk proteins such as. B calcium-reduced protein sources are added, as they are necessary in the prior art. The input of a high mechanical energy as shear and dividing force on the cheese-containing mass is sufficient to achieve the desired result - free of significant amounts of melting salts. The cheese-containing mass was processed for about 10-30 minutes. The temperature of the cheese-containing mass increases by 35 - 40 ° C due to the high mechanical energy input.
Neben dem Energieeintrag über ein Rührwerk kann dieser auch über eine Kolloid- mühle und/oder einen Homogenisator und/oder eine Ultraschall-Sonotrode und/oder Kugelmühle erfolgen. In addition to the energy input via a stirrer, this can also take place via a colloid mill and / or a homogenizer and / or an ultrasonic sonotrode and / or ball mill.
Unter Ultraschall-Sonotroden sind Werkzeuge zu verstehen, die durch das Einleiten von hochfrequenten mechanischen Schwingungen (Ultraschall) in Resonanzschwingungen versetzt werden. Sie stellen die Verbindung vom Ultraschallgenerator zur käsehaltigen Masse her und passen die Ultraschall schwingung an die Bearbeitungsaufgabe an (Impedanzanpassung). Ihre Geometrie ist abhängig von der durch den eingesetzten Generator bereitgestellten Frequenz und von der Bearbeitungsaufgabe. Ultrasonic sonotrodes are tools that are set into resonance vibrations by the introduction of high-frequency mechanical vibrations (ultrasound). They establish the connection between the ultrasonic generator and the cheese-containing mass and adapt the ultrasonic vibration to the processing task (impedance adaptation). Their geometry depends on the frequency provided by the generator used and on the machining task.
Wie oben beschrieben werden durch die hohe mechanische Bearbeitung des käsehaltigen Produktes die vorliegenden Fettkugeln signifikant zerkleinert. Es entsteht eine unimodale Fettkugelgrößenverteilung: As described above, the high mechanical processing of the cheese-containing product significantly comminutes the fat globules present. The result is a unimodal fat globule size distribution:
D90 von 1 bis 300 pm, vorzugsweise 20 bis 120 pm, und/oder mit einerD90 from 1 to 300 pm, preferably 20 to 120 pm, and / or with a
D10 von 0,1 bis 30 pm, vorzugsweise 0,1 bis 5 pm, und/oder D10 from 0.1 to 30 pm, preferably 0.1 to 5 pm, and / or
D50 von 1 bis 100 pm, vorzugsweise 1 bis 30 pm aufweisen. Hierdurch wird eine besonders feine und stabile Emulsion sichergestellt.D50 from 1 to 100 pm, preferably 1 to 30 pm. This ensures a particularly fine and stable emulsion.
Nach der mechanischen Bearbeitung kann vorteilhaft eine UHT-Erhitzung des Produktes zur Abtötung von Sporenbildner erfolgen, um lange Haltbarkeiten außerhalb der Kühlung zu erreichen. After the mechanical processing, the product can advantageously be heated to UHT in order to kill spore-forming agents in order to achieve a long shelf life outside of the cooling.
Vorzugsweise wird die heiße käsehaltige Masse vor dem Abkühlen abgefüllt. Die Heißabfüllung erlaubt das direkte Verpacken der käsehaltigen Masse in geeignete Portionsgrößen. Beispielsweise kann die Masse in übliche Abfüllformen, wie IWS (Individuell wrapped slices), Schmelzkäseecken, Blöcke, Würste und Schalen, abgefüllt werden. The hot cheese-containing mass is preferably filled in before cooling. Hot filling allows the cheese-containing mass to be packaged directly in suitable portion sizes. For example, the mass can be filled into conventional filling forms, such as IWS (individually wrapped slices), processed cheese corners, blocks, sausages and bowls.
Die käsehaltige Masse kann Farbstoffe oder Geschmacksstoffe umfassen. Beispielsweise kann Beta-Carotin zur Farbeinstellung verwendet werden. Enzym modifizierter Käse (EMC) kann zur Intensivierung des Käsegeschmacks im käsehaltigen Produkt verwendet werden. The cheese-containing mass can comprise colorants or flavorings. For example, beta-carotene can be used to adjust the color. Enzyme modified cheese (EMC) can be used to intensify the cheese taste in the cheese-containing product.
Die gebildete käsehaltige Masse ist homogen und nicht fettlässig und/oder wasserlässig. Die gebildete käsehaltige Masse ist deutlich dünnflüssiger im heißen Zustand als ein Vergleichsprodukt mit Schmelzsalzen. Aufgrund der niedrigen Fleißviskosität ist es nicht möglich mit Standardschmelzkesseln die nötige Energie zur Emulgierung einzubringen. The cheese-containing mass formed is homogeneous and non-fatty and / or water-permeable. The cheese-containing mass formed is significantly thinner when hot than a comparable product with melting salts. Due to the low working viscosity, it is not possible to bring in the energy required for emulsification with standard melting kettles.
Das Verfahren kann insbesondere ohne Zugabe von Schmelzsalzen, insbesondere ohne Zugabe von Natriumcitraten, Natriumphosphaten, Kaliumcitraten und/oder Kaliumphosphaten, durchgeführt werden. The method can in particular be carried out without the addition of melting salts, in particular without the addition of sodium citrates, sodium phosphates, potassium citrates and / or potassium phosphates.
Wie eingangs bereits erwähnt weist der Verzicht von Schmelzsalzen erhebliche Vorteile auf. Zum einen kann dem Trend zum „Clean Labelling“ Rechnung getragen werden und weiterhin kann der Natriumgehalt signifikant im Vergleich zum klassischen Schmelzkäse gesenkt werden. Das Abkühlen kann schrittweise oder graduell über einen Zeitraum von 5 Minuten bis 24 Stunden erfolgen, vorzugsweise auf eine Temperatur von unter 10°C, weiter vorzugsweise auf unter 8°C. As already mentioned at the beginning, the elimination of melting salts has considerable advantages. On the one hand, the trend towards “clean labeling” can be taken into account and, furthermore, the sodium content can be significantly reduced compared to classic processed cheese. The cooling can take place gradually or gradually over a period of 5 minutes to 24 hours, preferably to a temperature below 10 ° C, more preferably below 8 ° C.
Das käsehaltige Produkt kann 1-15 Gew % Lactose, 2,5 - 30 Gew % Protein, Gew 5-40 % Milchfett und weitere Bestandteile enthalten. Weiterhin beschreibt die Erfindung ein käsehaltiges Produkt, das nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt ist. The cheese-containing product can contain 1-15% by weight lactose, 2.5-30% by weight protein, 5-40% by weight milk fat and other components. The invention further describes a cheese-containing product which is produced by the process according to the invention.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren können schmelzsalzfreie käsehaltige Produkte, insbesondere Schmelzkäse oder eine Schmelzkäsezubereitung, und Käseanaloge hergestellt werden. Weiterhin kann das käsehaltige Produkt zur Zubereitung eines Schmelzkäses ohne Schmelzsalze, als Einlage in anderen Lebensmitteln, oder als Brotbelag, Brotaufstrich, Sauce, Dip, Fonduekäse verwendet werden. The process according to the invention can produce cheese-containing products that are free of melting salt, in particular processed cheese or a processed cheese preparation, and cheese analogs. Furthermore, the cheese-containing product can be used to prepare a processed cheese without melting salts, as an insert in other foods, or as a sandwich, spread, sauce, dip, fondue cheese.
Das Grundprinzip der vorliegenden Erfindung liegt darin, dass eine durch reine mechanische Bearbeitung erfolgende Durchmesserverringerung von Fettkugeln gelingt, wobei der Eintrag einer hohen mechanischen Bearbeitungsleistung durch verschiedene maschinentechnische Maßnahmen erfolgen kann. The basic principle of the present invention lies in the fact that a reduction in the diameter of grease balls is achieved by means of pure mechanical processing, whereby the introduction of a high mechanical processing power can take place through various mechanical measures.
In einer bevorzugten Ausführung nach dem Gegenstand des unabhängigen Patentanspruchs 9 wird eine Vorrichtung zur Herstellung eines käsehaltigen Produkts vorgeschlagen, bei der die käsehaltige Masse in einem beheizbaren Schmelzkessel angeordnet ist und durch eine im Innenraum des Schmelzkessels angeordnete erste Strömungsmaschine, bevorzugt ein drehend angetriebenes Rührwerk, im Kreislauf umgewälzt wird. In a preferred embodiment according to the subject matter of independent claim 9, a device for producing a cheese-containing product is proposed, in which the cheese-containing mass is arranged in a heatable melting kettle and by a first flow machine, preferably a rotatingly driven agitator, arranged in the interior of the melting kettle Circulation is circulated.
In dieser bevorzugten Ausführung ist im Schmelzkessel eine zweite Strömungsmaschine angeordnet, welche in die umlaufende käsehaltige Masse hohe Scherkräfte einbringt, sodass eine Zerkleinerung der Fettkugeln in der käsehaltigen Masse stattfindet. In this preferred embodiment, a second flow machine is arranged in the melting vessel, which introduces high shear forces into the circulating cheese-containing mass, so that the fat globules in the cheese-containing mass are comminuted.
In einer ersten bevorzugten Ausführung werden die Scherkräfte durch eine kinematische Beschleunigung der käsehaltigen Masse und deren Lenkung im Luftraum des Schmelzkessels gegen mindestens eine Prallfläche des Schmelzkessels aufgebracht. An der Prallfläche findet die erwähnte Fettkugelzerkleinerung statt. In a first preferred embodiment, the shear forces are applied by kinematic acceleration of the cheese-containing mass and its steering in the air space of the melting kettle against at least one impact surface of the melting kettle. The above-mentioned fat globule comminution takes place on the impact surface.
Wie obenstehend ausgeführt ist die Erfindung auf eine solche Vorrichtung zur Zerkleinerung der Fettkugeln nicht beschränkt. Es können auch andere Vor- richtungen (Schneidwerke, Ultraschall-Sonotroden, Extruder, Homogenisatoren, Kugelmühlen) verwendet werden, die im Text bereits erwähnt wurden. As stated above, the invention is not limited to such a device for comminuting the fat globules. It is also possible to use other devices (cutting units, ultrasonic sonotrodes, extruders, homogenizers, ball mills) which have already been mentioned in the text.
In einer beispielhaften, bevorzugten Ausführung einer Vorrichtung wird ein be heizter Schmelzkessel verwendet, in dem ein bodenseitiges Rührwerk eine in vertikaler und/oder horizontaler Richtung gerichtete umlaufende Strömung der käsehaltigen Masse im Schmelzkessel erzeugt. In diesen Strömungsumlauf wird eine Scher- oder Prallströmung eingeleitet, die bevorzugt von einer Strömungsmaschine und hier bevorzugt einer Turbine erzeugt wird. In an exemplary, preferred embodiment of a device, a heated melting kettle is used, in which a bottom-side agitator generates a circulating flow of the cheese-containing mass in the melting kettle, directed in the vertical and / or horizontal direction. A shear or impingement flow is introduced into this flow circulation, which is preferably generated by a turbomachine and, in this case, preferably a turbine.
Eine solche Turbine kann ein Turbinenrad sein, das mit einer Vielzahl von Schaufeln am Umfang besetzt ist, wobei das Schaufelrad der Turbine in die käsehaltige Masse eintaucht und mit einer hohen Antriebsleistung und vorzugsweise einer Drehzahl von z. B. 1000 bis 10.000 Umdrehungen/min eine Prall- oder Scherströmung in der umlaufenden käsehaltigen Masse erzeugt und diese dabei gegen mindestens eine ortsfeste oder bewegliche schmelz-kesselseitige Prallfläche lenkt. Ein Vergleich mit bekannten Rührwerken zeigt, dass Rührwerke nach dem Stand der Technik für einen vergleichbaren Anwendungszweck nur mit Drehzahlen im Bereich zwischen 100 - 3000 U/min betrieben werden, wodurch der erfindungsgemäße Effekt nicht erreicht wird. Such a turbine can be a turbine wheel, which is occupied with a plurality of blades on the circumference, wherein the blade wheel of the turbine is immersed in the cheese-containing mass and with a high drive power and preferably a speed of z. B. 1000 to 10,000 revolutions / min generates an impact or shear flow in the circulating cheese-containing mass and directs it against at least one stationary or movable melting-boiler-side impact surface. A comparison with known agitators shows that agitators according to the prior art for a comparable application are only operated at speeds in the range between 100-3000 rpm, whereby the effect according to the invention is not achieved.
Vorteilhafte Erkenntnis der Erfindung ist demnach, dass mit einem solchen mechanischen Energieeintrag eine Scherströmung in der käsehaltigen Masse erzeugt wird, die in die umlaufend angetriebene umströmende käsehaltige Masse gerichtet ist. Durch diese Scherströmung findet eine erste Zerkleinerung der Fettkugeln statt. An advantageous finding of the invention is accordingly that with such a mechanical energy input a shear flow is generated in the cheese-containing mass, which is directed into the circulatingly driven, flowing-around cheese-containing mass. This shear flow causes the fat globules to be crushed for the first time.
Eine weitere Zerkleinerung findet durch einen Zentrifugaleffekt der in der käsehaltigen Masse umlaufenden Schaufeln statt. Die käsehaltige Masse wird unter Überwindung eines Luftraums im freien Flug gegen eine ortsfeste oder bewegliche Prallfläche des Schmelzkessels geschleudert. A further crushing takes place through a centrifugal effect of the blades rotating in the cheese-containing mass. The cheese-containing mass is thrown against a stationary or movable impact surface of the melting kettle while overcoming an air space in free flight.
Durch den an der Prallfläche auf die im freien Flug auftreffende käsehaltige Masse wird eine so hohe Auftreffenergie erzeugt, die ausreicht, den Fettkugeldurchmesser der in der käsehaltigen Masse vorhandenen Fettkugeln um einen wesentlichen Betrag zu verringern. As a result of the cheese-containing mass hitting the baffle surface in free flight, such a high impact energy is generated that is sufficient to reduce the fat globule diameter of the fat globules present in the cheese-containing mass by a substantial amount.
Es wird in einer ersten bevorzugten Ausführung die kombinatorische Wirkung von zwei verschiedenen Effekten zur Fettkugelzerkleinerung genutzt: In a first preferred embodiment, the combinatorial effect of two different effects is used to reduce fat globules:
1. durch die Einleitung einer Turbinenströmung in die käsehaltige Masse werden Scherkräfte zur Zerkleinerung der Fettkugeln eingeleitet. 2. durch den Schleudereffekt an mindestens einer Prallfläche erfolgt eine weitere Zerkleinerung der Fettkugeln. 1. by introducing a turbine flow into the cheese-containing mass, shear forces are introduced to crush the fat globules. 2. Due to the centrifugal effect on at least one impact surface, the fat balls are further reduced in size.
Obwohl der beschriebene kombinatorische Effekt nach Ziff. 1 und 2 bevorzugt wird, ist die Erfindung hierauf nicht beschränkt. Es kann ausreichen, eine Vorrichtung mit dem Effekt nur nach Ziffer 1 oder nur nach Ziffer 2 vorzusehen. Although the combinatorial effect described is preferred according to items 1 and 2, the invention is not restricted to this. It may be sufficient to provide a device with the effect according to number 1 or only according to number 2.
Damit wird in vorteilhafter Weise die Oberfläche der vorher einen großen Durchmesser aufweisenden Fettkugeln auf einen verringerten Durchmesser von z. B. im Bereich von 1/2 bis 1/10 verringert, wodurch sich die Oberfläche der nunmehr zerteilten und aufgeteilten Fettkugeln vervielfacht. Damit ist es erstmals möglich, die wasserbindende Oberfläche der Fettkugeln entscheidend zu vergrößern, so dass aus der käsehaltigen Masse ohne Zusatz von Schmelzsalzen oder anderen Zusatzstoffen eine bearbeitungsfähige Emulsion geschaffen wird, die der weiteren Schmelzkäseverarbeitung zugeführt werden kann. Thus, the surface of the previously large diameter fat balls is advantageously reduced to a reduced diameter of z. B. reduced in the range from 1/2 to 1/10, whereby the surface of the now divided and divided fat balls is multiplied. This makes it possible for the first time to significantly increase the water-binding surface of the fat balls, so that a workable emulsion is created from the cheese-containing mass without the addition of melting salts or other additives, which can be fed to further processed cheese processing.
Die Erfindung ist nicht auf die Ausbildung oder Verwendung einer Turbine be- schränkt, deren Prallströmung in etwa senkrechter Richtung in den umlaufenden Strom der käsehaltigen Masse gerichtet ist. Statt der Verwendung einer hoch drehenden Turbine mit einem einzigen Schaufelrad können auch mehrere hintereinander geschaltete Schaufelräder verwendet werden oder statt eines Schaufelrades können auch andere Rührwerksorgane verwendet werden, wie z. B. Rührwerkspaddel, Schneidwerke, Flomogenisatoren, Ultraschallsonotroden, Extruder, Kugelmühlen und dergleichen mehr. The invention is not limited to the design or use of a turbine whose impingement flow is directed in an approximately perpendicular direction into the circulating flow of the cheese-containing mass. Instead of using a high-speed turbine with a single paddle wheel, several paddle wheels connected in series can be used, or instead of a paddle wheel, other agitator elements can also be used, such as, for. B. agitator paddles, cutting units, flomogenizers, ultrasonic sonotrodes, extruders, ball mills and the like.
Unter einem Extruder wird hierbei - wie in der Kunststoffverarbeitung bekannt - ein Gerät verstanden, in dem die käsehaltige Masse unter hohem Druck durch ein stirnseitig angeordnetes Sieb gepresst wird, um so die Scherkräfte zu erzeugen, die eine Aufspaltung des ursprünglich hohen Fettkugeldurchmessers in viele kleine Fettkugeln mit stark verringertem Durchmesser zu erreichen. 4. Kurze Beschreibung der Figuren As is known in plastics processing, an extruder is understood here to be a device in which the cheese-containing mass is pressed under high pressure through a sieve arranged on the face in order to generate the shear forces that split the originally large fat globule diameter into many small fat globules to achieve with a greatly reduced diameter. 4. Brief description of the figures
Momentan bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden in der folgenden detaillierten Beschreibung mit Bezug zu den beigefügten Figuren beschrieben: Figur 1 zeigt die Prozessführung in Abhängigkeit der Zeit; Currently preferred embodiments of the present invention are described in the following detailed description with reference to the accompanying figures: FIG. 1 shows the process control as a function of time;
Figur 2 zeigt die Produktfestigkeit in Abhängigkeit des mechanischen Energie eintrages; FIG. 2 shows the product strength as a function of the mechanical energy input;
Figur 3 zeigt die Homogenität einer bearbeiteten käsehaltigen Masse in Abhängigkeit des mechanischen Energieeintrages gemäß einer Ausführungsform der Erfindung; FIG. 3 shows the homogeneity of a processed cheese-containing mass as a function of the mechanical energy input according to an embodiment of the invention;
Figur 4 zeigt die Homogenität einer bearbeiteten käsehaltigen Masse in Abhängigkeit des mechanischen Energieeintrages gemäß einer Ausführungsform der Erfindung; FIG. 4 shows the homogeneity of a processed cheese-containing mass as a function of the mechanical energy input according to an embodiment of the invention;
Figur 5 zeigt eine unimodale Fettkugelgrößenverteilung eines streichbaren Schmelzkäses (LHS 257 E) bei einem Energieeintrag von 290 kWs/kg gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. FIG. 5 shows a unimodal fat globule size distribution of a spreadable processed cheese (LHS 257 E) with an energy input of 290 kW / kg according to an embodiment of the invention.
Figur 6 zeigt eine unimodale Fettkugelgrößenverteilung eines Schmelzkäses mit 20 % Protein (LHS 314 D) gemäß einer weiteren Ausführungsform der ErfindungFIG. 6 shows a unimodal fat globule size distribution of processed cheese with 20% protein (LHS 314 D) according to a further embodiment of the invention
Figur 7: zeigt eine schematisierte Schnittzeichnung durch einen Schmelz- kessel in einer bevorzugten Ausführungsform gemäß einem Schnitt A-A in Figur 8FIG. 7: shows a schematic sectional drawing through a melting kettle in a preferred embodiment according to section A-A in FIG
Figur 8: zeigt die Draufsicht auf die Anordnung in Figur 7 FIG. 8: shows the top view of the arrangement in FIG
Figur 9: zeigt einen vertikalen Schnitt durch die Anordnung nach Figur 7 und 7FIG. 9: shows a vertical section through the arrangement according to FIGS. 7 and 7
Figur 10: zeigt schematisiert die Aufteilung der Fettkugeln an einer Prallfläche gemäß der Ausführung in Figur 7 bis 9, Figur 11: zeigt in einem vertikalen Schnitt eine weitere Ausführung, wie mit einem Schneidwerk in einem Schmelzkessel die Aufspaltung der Fettkugeln gelingt. Figur 12: zeigt einen weiteren vertikalen Schnitt mit Darstellung weiterer Einzelheiten FIG. 10: shows schematically the division of the fat balls on a baffle according to the embodiment in FIGS. 7 to 9, FIG. 11: shows in a vertical section another embodiment of how the fat balls can be broken up with a cutter in a melting vessel. FIG. 12: shows a further vertical section showing further details
Figur 13: zeigt die Draufsicht auf die Anordnung nach Figur 11 und 12FIG. 13: shows the top view of the arrangement according to FIGS. 11 and 12
Figur 14: zeigt schematisiert die Verarbeitung der ursprünglichen käsehaltigen Masse unter Verringerung des Durchmessers der Fettkugeln mit Darstellung des Anfangs- und den Endzustandes in einer schematisierten Darstellung FIG. 14: shows schematically the processing of the original cheese-containing mass with a reduction in the diameter of the fat globules with a representation of the initial and the final state in a schematic representation
5. Detaillierte Beschreibung verschiedener Ausführungsformen 5. Detailed description of various embodiments
Die vorliegende Erfindung beschreibt ein Verfahren, das dazu geeignet ist, Schmelzkäse und artverwandte Produkte ohne Schmelzsalze laut LMBG herzustellen. The present invention describes a process which is suitable for producing processed cheese and related products without melting salts according to the LMBG.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird ein Gemisch aus Käse, Wasser und/oder Butter und/oder weiteren Milcherzeugnissen wie z. B. Molkenpulver und/oder Magermilchpulver, hoher mechanischer Bearbeitung bei einer definierten Temperaturspanne und Zeit ausgesetzt. Dabei entsteht ein Gemisch, das trotz Erhitzung keine Separationseffekte zeigt. Ein wichtiger Vorgang während der mechanischen Bearbeitung ist dabei die Bildung von Fettkugeln, die ähnlich den Fettkugeln in der Milch sind, sowie die Zerkleinerung aller Fettkugeln und damit die Erhöhung der Fettkugelanzahl und damit ihrer Gesamtoberfläche was zu einer Erhöhung der Wasserbindungskapazität führt. According to one embodiment of the invention, a mixture of cheese, water and / or butter and / or other milk products such as. B. whey powder and / or skimmed milk powder, exposed to high mechanical processing at a defined temperature range and time. This creates a mixture that shows no separation effects despite being heated. An important process during mechanical processing is the formation of fat globules, which are similar to the fat globules in milk, as well as the crushing of all fat globules and thus the increase in the number of fat globules and thus their total surface area, which leads to an increase in the water-binding capacity.
Nach der mechanischen Bearbeitung der Mischung wird die käsehaltige Masse gegebenenfalls, je nach erreichter Produkttemperatur und gewünschtem End produkt, einem weiteren Erhitzungsschritt unterzogen. Das heiße Produkt kann dann in die in der Schmelzkäseindustrie üblichen Verpackungen abgefüllt werden. Die Fettkugeln in der Mischung sind von einer dünnen Hülle (Membran) mit Emulgiereigenschaften umgeben. Bei der mechanischen Bearbeitung werden die Fettkugeln fortwährend zerkleinert. Nach Beendigung der mechanischen Bearbeit- ung liegt das gesamte Fett emulgiert in kleinen Fettkugeln vor. Der Durchmesser der Fettkugel wurde signifikant verkleinert. After the mechanical processing of the mixture, the cheese-containing mass is optionally subjected to a further heating step, depending on the product temperature reached and the desired end product. The hot product can then be filled into the packaging customary in the processed cheese industry. The fat balls in the mixture are surrounded by a thin shell (membrane) with emulsifying properties. During mechanical processing, the fat balls are constantly being crushed. After finishing the mechanical processing All the fat is emulsified in small fat balls. The diameter of the fat ball was significantly reduced.
Im Gegensatz zum normalen Schmelzkäseprozess erfolgt die Fettemulgierung nicht durch das Natrium-Para-Caseinat, das durch die Reaktion der Schmelzsalze mit dem Käse-Casein entstanden ist, sondern durch in der kontinuierlichen Phase natürlich vorliegenden Käse-Casein statt. Das Natrium-Para-Caseinat ist ein hoch wirksamer Emulgator, der schon bei geringen Rührgeschwindigkeiten und Rührzeiten eine stabile Emulsion erzeugen kann. In contrast to the normal processed cheese process, the fat emulsification does not take place through the sodium para-caseinate, which is created by the reaction of the melting salts with the cheese-casein, but rather through cheese-casein, which is naturally present in the continuous phase. Sodium para-caseinate is a highly effective emulsifier that can produce a stable emulsion even at low stirring speeds and times.
Die vorliegenden emulgierenden Bestandteile der käsehaltigen Masse weisen im Vergleich zum vorher erwähnten Natrium-Para-Caseinat deutlich schlechtere Emulgatoreigenschaften auf, welche im Standardschmelzkäseprozess nicht ausreichen um eine stabile Emulsion zu erreichen. Erst durch den hohen mecha nischen Energieeintrag werden die vorliegenden emulgierenden Bestandteile be fähigt eine stabile Emulsion zu bilden. Letztendlich führt die starke mechanische Bearbeitung mit den obengenannten Effekten dazu, dass die Wasserbindungskapazität und Emulsionsstabilität des Systems signifikant erhöht wird. Weiterhin hat der mechanischer Energieeintrag zur Folge, dass sich die Heißviskosität in der Mischung im Vergleich zur Ausgangs viskosität leicht erhöht. Die Erhöhung der Heißviskosität lässt sich mit der größeren gebundenen Wassermenge auf den Fettkugeloberflächen erklären. The present emulsifying constituents of the cheese-containing mass have significantly poorer emulsifier properties than the aforementioned sodium para-caseinate, which in the standard processed cheese process are not sufficient to achieve a stable emulsion. It is only through the high mechanical energy input that the present emulsifying constituents are able to form a stable emulsion. Ultimately, the strong mechanical processing with the above-mentioned effects leads to a significant increase in the water-binding capacity and emulsion stability of the system. Furthermore, the mechanical energy input has the consequence that the hot viscosity in the mixture increases slightly compared to the initial viscosity. The increase in hot viscosity can be explained by the larger amount of bound water on the fat globule surfaces.
Zudem bewirkt die Verkleinerung der Fettkugeln eine Erhöhung der Fettkugel stabilität. Kleine Fettkugeln sind gegenüber mechanischer und thermischer Einwirkung wiederstandfähiger als größere Fettkugeln. Somit ist die bearbeitete käsehaltige Masse auch stabil bei mechanischem und thermischem Stress wie z. B. Pumpvorgängen und/oder UHT-Erhitzung. In addition, the reduction in size of the fat globules increases the fat globular stability. Small balls of fat are more resistant to mechanical and thermal effects than larger balls of fat. Thus, the processed cheese-containing mass is stable even under mechanical and thermal stress such. B. pumping and / or UHT heating.
Zur Erzeugung einer stabilen Emulsion ist wie oben bereits beschrieben ein hoher mechanischer Energieeintrag von 70 - 2000 kWs/kg nötig. Dieser ist abhängig von den Rezepturgrößen (Trockenmassen, Protein und Fett) und der gewünschten Konsistenz des Endproduktes. Die Figur 1 zeigt die Erhitzung der käsehaltigen Masse 30 in der Abhängigkeit von der Zeit. Hierbei wird eine Erhitzung im Bereich des Kurvenastes 11 bis zu einer Temperatur von etwa 40° durch Direktdampfeintragung in die käsehaltige Masse bis zur Position 12 durchgeführt. Danach wird die Dampfeinblasung abgeschaltet und entlang des Kurvenastes 13 wird das Produkt mechanisch bearbeitet, wobei die mechanische Bearbeitung die Erwärmung des Produktes bis zur Position 14 erzeugt und ab der Position 14 erfolgt eine Direktdampfeinspritzung im Bereich des Kurvenastes 15 bis zum Erreichen einer Temperatur von ca. 90° in Position 16. Etwa bei der Position 16 ist die endgültige Verfahrenstemperatur erreicht. Die optimale Temperatur für FKD-Verkleinerung ist 60°C. Eine solche mechanische Bearbeitung kann Rühren und/oder Kneten und/oder Beströmen und/oder Beschallen vorzugsweise mit Ultraschall. As already described above, a high mechanical energy input of 70-2000 kW / kg is necessary to generate a stable emulsion. This depends on the recipe sizes (dry matter, protein and fat) and the desired consistency of the end product. FIG. 1 shows the heating of the cheese-containing mass 30 as a function of time. In this case, heating is carried out in the area of the branch 11 of the curve up to a temperature of about 40 ° by direct steam input into the cheese-containing mass up to position 12. The steam injection is then switched off and the product is mechanically processed along the curve branch 13, the mechanical processing generating the heating of the product up to position 14 and from position 14 direct steam injection takes place in the area of the curve branch 15 until a temperature of approx. 90 ° in position 16. Approximately at position 16, the final process temperature has been reached. The optimal temperature for FKD reduction is 60 ° C. Such mechanical processing can be stirring and / or kneading and / or flowing and / or sonication, preferably with ultrasound.
Figur 2 zeigt die Abhängigkeit der Produktfestigkeit von der stattfindenden me chanischen Bearbeitung. Bei streichbaren Produkten mit einer Trockenmasse von 47 %, einem Proteingehalt von 11%, einem Lactosegehalt von 7 % und einemFIG. 2 shows the dependence of the product strength on the mechanical processing that takes place. For spreadable products with a dry matter of 47%, a protein content of 11%, a lactose content of 7% and a
Fettgehalt von 27 % ist eine mechanische Bearbeitung mit einem Energieeintrag vorzugsweise im Bereich zwischen 150 - 250 kWs/kg geeignet. Mit einer mechanischen Bearbeitung von 200 kWs/kg erzielt man marktüblichen Konsistenzen von streichbaren Schmelzkäsen. With a fat content of 27%, mechanical processing with an energy input preferably in the range between 150-250 kW / kg is suitable. With a mechanical processing of 200 kWs / kg, the usual consistencies of spreadable processed cheese can be achieved.
In Figur 2 ist dargestellt, dass der mechanische Energieeintrag im Bereich des Kurvenastes 17 nicht ausreicht, um die Produktfestigkeit zu erhöhen. Das Produkt bleibt wasserähnlich und ist für eine Schmelzkäsezubereitung nicht geeignet. Bei der Position 18 entsteht während der Produktion eine homogene Masse, sie ist jedoch nicht stabil, wie sich bei der Position 19 erweist. Erst wenn in diese noch instabile Masse gemäß dem Kurvenast 49 weitere mechanische Energie eingetragen wird, erhöht sich die Produktfestigkeit, die aber für die mechanische Bearbeitung noch nicht ausreichend ist. Erst wenn ab Position 51 ein weiterer mechanischer Energieeintrag längs des Kurvenastes 50 erfolgt, wird schließlich bei der Position 52 eine erhöhte Produktfestigkeit erreicht. Somit ist das Produkt für die Schmelzkäseverarbeitung im Bereich zwischen der Position 51 und 52, d. h. im Bereich des Kurvenastes 50, für die Schmelzkäsezubereitung nach der Erfindung geeignet. In Figure 2 it is shown that the mechanical energy input in the area of the curve branch 17 is not sufficient to increase the product strength. The product remains similar to water and is not suitable for making processed cheese. At position 18, a homogeneous mass is created during production, but it is not stable, as shown at position 19. Only when further mechanical energy is entered into this still unstable mass according to curve branch 49 does the product strength increase, but this is not yet sufficient for mechanical processing. Only when a further mechanical energy input along the curve branch 50 takes place from position 51, an increased product strength is finally achieved at position 52. Thus, the product for processed cheese processing is in the range between position 51 and 52, ie in Area of the curve branch 50, suitable for the processed cheese preparation according to the invention.
Beispiele Momentan bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden in der folgenden detaillierten Beschreibung beschrieben. Es wird jedoch hervorgehoben, dass die vorliegende Erfindung nicht auf diese Ausführungsformen beschränkt ist. Examples Presently preferred embodiments of the invention are described in the following detailed description. However, it is emphasized that the present invention is not limited to these embodiments.
Beispiel 1: Scherung bei 40° C Anhand der nachfolgenden beschriebenen Versuchsreihe kann der Effekt der mechanischen Bearbeitung auf die Emulsionsstabilität während der Erhitzung gezeigt werden. Example 1: Shear at 40 ° C. The following series of experiments can be used to demonstrate the effect of mechanical processing on the emulsion stability during heating.
Dazu wurden fünf Versuche mit gleicher Rezepturen, aber unterschiedlichen Energieeinträgen der Grundmasse durchgeführt. Alle anderen Prozessparameter wurden konstant gehalten. FolgendeFor this purpose, five tests were carried out with the same recipes, but with different energy inputs to the base material. All other process parameters were kept constant. The following
Rezeptur wurde verwendet: Recipe was used:
Tabelle 1: Inhaltsstoffe des käsehaltigen Produkts.
Figure imgf000031_0001
Die in der nachfolgenden Tabelle zusammengefassten Parameter ergeben sich nachdem ein mechanischer Energieeintrag verwendet wurde. Tabelle 2: Verfahrensparameter und Produkttexturen.
Figure imgf000032_0001
Table 1: Ingredients of the cheese-containing product.
Figure imgf000031_0001
The parameters summarized in the table below result after a mechanical energy input has been used. Table 2: Process parameters and product textures.
Figure imgf000032_0001
Figuren 3 und 4 zeigen die Proben nach dem mechanischen Energieeintrag (Fig. 3 und Fig. 4). FIGS. 3 and 4 show the samples after the mechanical energy input (FIGS. 3 and 4).
Aus dem obenstehenden Versuchsergebnissen lässt sich ableiten, dass die mechanische Bearbeitung bei der vorliegenden Rezeptur bei mind. 100 kWs/kg liegen muss, um eine stabile Emulsion zu erzeugen. Dies ergibt sich aus den letzten beiden Spalten der obenstehenden Tabelle. In Figur 3 ist mit der verarbeiteten käsehaltigen Masse 30’a dargestellt, dass noch Flocken enthalten sind; dies entspricht der Versuchsnummer LHS 257 A in der obenstehenden Tabelle. From the above test results it can be deduced that the mechanical processing with the present formulation must be at least 100 kWs / kg in order to generate a stable emulsion. This can be seen from the last two columns of the table above. In Figure 3, the processed cheese-containing mass 30’a shows that it still contains flakes; this corresponds to the test number LHS 257 A in the table above.
Mit der Darstellung der verarbeiteten käsehaltigen Masse 30’b wird die Versuchsnummer LHS 257 B beschrieben, die eine leichte Fettabsonderung zeigt, jedoch kein homogenes Produkt einer verarbeiteten käsehaltigen Masse 30‘, die für die Weiterverarbeitung als Schmelzkäse geeignet wäre. With the representation of the processed cheese-containing mass 30'b, the test number LHS 257 B is described, which shows a slight excretion of fat, but not a homogeneous product of a processed cheese-containing mass 30'b that would be suitable for further processing as processed cheese.
Auch bei der Versuchsnummer LHS 257 C, die in Form der käsehaltigen Masse 30’c in Figur 3 dargestellt ist, kommt es zu einem unbefriedigenden Ergebnis, denn die emulgierten Phasen trennen sich nach längerer Standzeit wieder auf. Die Figur 4 zeigt die gleichen Muster wie in Figur 3, jedoch nach einer 10 stündigen Abkühlungsphase. Also with the test number LHS 257 C, which is shown in the form of the cheese-containing mass 30'c in FIG. 3, the result is unsatisfactory, because the emulsified phases separate again after a longer standing time. FIG. 4 shows the same pattern as in FIG. 3, but after a 10 hour cooling phase.
Die Muster wurden wie üblich in der Schmelzkäseindustrie über Kopf ausgelagert um den Becherdeckel mit dem heißen Produkt keimarm zu machen. Auch hier sind die Phasentrennungen in den verarbeiteten Massen 30’a, 30’b und 30’c zu erkennen, die beim kalten, ausgelagerten Produkt entstanden sind und die zeigen, dass die hier erreichte Verarbeitungsqualität nicht für die Verarbeitung einer Schmelzkäsezubereitung geeignet ist. As usual in the processed cheese industry, the samples were stored upside down in order to make the beaker lid with the hot product low in germs. Here, too, the phase separations in the processed masses 30’a, 30’b and 30’c can be seen, which were created with the cold, stored product and which show that the processing quality achieved here is not suitable for processing a processed cheese preparation.
Beispiel 2: Herstellung eines streichfähigen „Käseproduktes Clean Label“ Die nachstehende Rezeptur stellt ein Beispiel dar zur Fierstellung eines streichbaren Käseproduktes ohne Zusatzstoffe. Example 2: Production of a spreadable “Cheese Product Clean Label” The following recipe represents an example for the production of a spreadable cheese product without additives.
Tabelle 3: Inhaltsstoffe eines streichfähigen Käseprodukts.
Figure imgf000033_0001
Dazu werden alle Zutaten in einen Schmelzkessel gegeben und auf 40 °C erwärmt. Danach wird das Produkt für 30 min mechanisch bearbeitet mit einem Energieeintrag von 200 kWs/kg. Das Produkt erwärmt sich dabei von 40°C auf ca. 75 °C. Danach erfolgt die Erhitzung der bearbeiteten Mischung auf 92 °C. Nach der Erhitzung wird die Masse einem Vakuum von 700 mbar von 2 min lang ausgesetzt, so dass der größte Teil der Gasblasen aus dem Produkt gezogen werden und eine homogene Textur entsteht. Danach wird, das heiße Produkt in Becher abgefüllt. Beispiel 3: Herstellung eines streichfähigen „Käseproduktes“ ohne Zugabe von Milcherzeugnissen
Table 3: Ingredients of a spreadable cheese product.
Figure imgf000033_0001
To do this, all ingredients are placed in a melting kettle and heated to 40 ° C. The product is then mechanically processed for 30 minutes with an energy input of 200 kW / kg. The product heats up from 40 ° C to approx. 75 ° C. The processed mixture is then heated to 92 ° C. After heating, the mass is exposed to a vacuum of 700 mbar for 2 minutes, so that most of the gas bubbles are drawn out of the product and a homogeneous texture is created. Then the hot product is filled into cups. Example 3: Production of a spreadable “cheese product” without the addition of milk products
Tabelle 4: Inhaltsstoffe eines streichfähigen Käseproduktes ohne zusätzliche Milcherzeugnisse.
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Figure imgf000035_0001
Table 4: Ingredients of a spreadable cheese product without additional milk products.
Figure imgf000034_0001
Figure imgf000035_0001
Eine ähnliche Rezeptur ist im Bulletin ARLA FOODS „Versatile quality processed cheese with flexibile Nutrilac Solutions“ aufgeführt. Im Punkt „Stand der Technik“ wurde die Rezeptur bereits detailliert beschrieben und kommentiert. Die oben aufgeführte Rezeptur wurde ausgehend von der ARLA FOOD Rezeptur (Seite 12) jedoch ohne Nutrilac CH 6540 oder anderen Milcherzeugnisse erstellt. Dazu wurde das Milchprotein des Nutrilac CH 6540 mit Speisequark ersetzt. A similar recipe is listed in the bulletin ARLA FOODS “Versatile quality processed cheese with flexible Nutrilac Solutions”. The recipe has already been described and commented on in detail under “State of the art”. The recipe listed above was created based on the ARLA FOOD recipe (page 12) but without Nutrilac CH 6540 or other dairy products. For this purpose, the milk protein of the Nutrilac CH 6540 was replaced with quark.
Speisequark stellt eine gute Proteinquelle ohne zusätzliches Milchfett dar und ist daher gut geeignet das Nutrilac CH 6540 zu ersetzen. Der niedrige pH-Wert des Speisequarks von 4,6 wurde durch Natriumhydroxid auf 5,6 eingestellt. Quark is a good source of protein without additional milk fat and is therefore well suited to replace the Nutrilac CH 6540. The low pH of the edible curd of 4.6 was adjusted to 5.6 with sodium hydroxide.
Die pH-Werteinstellung ist in diesem Beispiel mit Natriumhydroxyd erfolgt um auf besonders gereifte Rohware und Milcherzeugnisse verzichten zu können. Der pH- Wert kann jedoch im Allgemeinen ohne weiteres über die Käserohware und/oder über die Milcherzeugnisse eingestellt werden, so dass leicht den Anforderungen eines Clean Label Produktes genügt werden kann. Im Beispiel 2 der vorliegenden Erfindung ist eine Rezeptur dargestellt in der, der pH-Wert maßgeblich über das Magermilchpulver eingestellt wird. Ein zu niedriger pH-Wert meist unter 5,1 verursacht ein unerwünscht raues Mundgefühl. In this example, the pH value is adjusted with sodium hydroxide in order to be able to do without particularly ripened raw materials and milk products. In general, however, the pH value can easily be adjusted via the cheese raw material and / or via the milk products, so that the requirements of a clean label product can easily be met. In example 2 of the present invention, a recipe is shown in which the pH is mainly adjusted via the skimmed milk powder. Too low a pH value, usually below 5.1, causes an undesirably rough mouthfeel.
Die oben aufgeführte Rezeptur wurde entsprechend der vorliegenden Erfindung hergestellt. Dazu wurden alle Bestandteile in den Schmelzkessel gegeben und anschließen moderat bei 1500 U/min gerührt und auf 40 °C indirekt erhitzt. The above formulation was made in accordance with the present invention. For this purpose, all components were placed in the melting kettle and then stirred moderately at 1500 rpm and indirectly heated to 40 ° C.
Danach erfolgte die mechanische Bearbeitung mit 300 kWs wobei sich das Produkt durch die mechanische Einwirkung auf 50°C erhitzt hatte. Das Produkt hatte sich während der Bearbeitung deutlich aufgehellt was auf eine bessere Fettfeinverteilung schließen ließ. Weiterhin zeigte das Produkt eine homogene und separationsfreie Textur. Im Anschluss wurde das Produkt unter moderaten Rührbedingungen von 1500 U/min auf 90°C erhitzt. Nach dem Erhitzungsschritt erfolgte ein Vakuumschritt (700 mbar) um die Luftblasen aus dem Homogenisierschritt aus der Masse zu entfernen. This was followed by mechanical processing at 300 kWs, whereby the product had heated up to 50 ° C. as a result of the mechanical action. The product had lightened significantly during processing, which indicated a better fine fat distribution. Furthermore, the product showed a homogeneous and separation-free texture. The product was then heated to 90 ° C. under moderate stirring conditions of 1500 rpm. After the heating step a vacuum step (700 mbar) was carried out in order to remove the air bubbles from the mass from the homogenization step.
Der heiße, flüssige, luftblasenfreie und homogene Schmelzkäse wurde dann in 150 ml Plastikbecher abgefüllt. Das Produkt zeigte nach einer dreimonatigen Auslagerung eine stabile Konsistenz und keinerlei Tendenz zur Phasentrennung. In diesem Beispiel ist der Beweis geführt, dass mittels der vorliegenden Erfindung Schmelzkäse und/oder Schmelzkäsezubereitungen mit einen Käseanteil von über 70 % und ohne die Verwendung von Milcherzeugnissen und ohne Schmelzsalzen hergestellt werden kann. The hot, liquid, air bubble-free and homogeneous processed cheese was then filled into 150 ml plastic cups. After three months of storage, the product showed a stable consistency and no tendency to phase separate. This example shows that processed cheese and / or processed cheese preparations with a cheese content of over 70% and without the use of milk products and without melting salts can be produced by means of the present invention.
Beispiel 4: Herstellung eines „Käseproduktes“, das als Vorproduck für die Käsepulverherstellung (Feed) gedacht ist und ohne Zugabe von Milcherzeugnissen hergestellt wird Example 4: Production of a “cheese product” which is intended as a preliminary product for cheese powder production (feed) and is produced without the addition of dairy products
Tabelle 5: Inhaltsstoffe eines Käseproduktes „Feed“.
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Table 5: Ingredients of a “feed” cheese product.
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Eine ähnliche Rezeptur wurde von der Universität Copenhagen veröffentlicht unter dem Titel „Redesigning cheese powder for omission of emulsfying salt, diese enthielt jedoch zur Gewährleistung einer Erhitzung ohne Phasentrennung Buttermilchpulver und Natriumkaseinat. A similar recipe was published by the University of Copenhagen under the title “Redesigning cheese powder for omission of emulsifying salt, but this contained buttermilk powder and sodium caseinate to ensure heating without phase separation.
Im Punkt „Stand der Technik“ wurde die Rezeptur bereits detailliert beschrieben und kommentiert. The recipe has already been described and commented on in detail under “State of the art”.
Die oben aufgeführte Rezeptur wurde ausgehend von der Rezeptur Universität Kopenhagen erstellt, jedoch ohne Buttermilchpulver und ohne Natriumkaseinat. Dazu wurde das Milchprotein des Buttermilchpulvers und des Natriumkaseinats mit Speisequark ersetzt. Der niedrige pH-Wert der Gesamtmischung von 5,2 wurde mit Calciumcarbonat auf 5,4 angehoben. The above recipe was created based on the recipe at the University of Copenhagen, but without buttermilk powder and without sodium caseinate. For this purpose, the milk protein in buttermilk powder and sodium caseinate was replaced with quark. The low pH of the total mixture of 5.2 was raised to 5.4 with calcium carbonate.
Die oben aufgeführte Rezeptur wurde entsprechend der vorliegenden Erfindung hergestellt. Dazu wurden alle Bestandteile in den Schmelzkessel gegeben und anschließen moderat bei 1500 U/min gerührt und auf 40 °C indirekt erhitzt. The above formulation was made in accordance with the present invention. For this purpose, all components were placed in the melting kettle and then stirred moderately at 1500 rpm and indirectly heated to 40 ° C.
Danach erfolgte die mechanische Bearbeitung mit 250 kWs wobei sich das Produkt durch die mechanische Einwirkung auf 55°C erhitzt hatte. Das Produkt hatte sich während der Bearbeitung deutlich aufgehellt was auf eine bessere Fettfeinverteilung schließen lässt. Weiterhin zeigte das Produkt eine homogene und separationsfreie Textur. Im Anschluss wurde das Produkt unter moderaten Rührbedingungen von 1500 U/min auf 90°C erhitzt. Nach dem Erhitzungsschritt erfolgte ein Vakuumschritt (700 mbar) um die Luftblasen aus dem Vorprozess aus der Masse zu entfernen. Der heiße, flüssige, luftblasenfreie und homogene Feed wurde dann in 150 ml Plastikbecher abgefüllt. Das Produkt zeigte nach einer dreimonatigen Auslagerung eine stabile Konsistenz und keinerlei Tendenz zur Phasentrennung. This was followed by mechanical processing at 250 kWs, whereby the product had heated up to 55 ° C due to the mechanical action. The product had lightened significantly during processing, which suggests a better fine fat distribution. Furthermore, the product showed a homogeneous and separation-free texture. The product was then heated to 90 ° C. under moderate stirring conditions of 1500 rpm. The heating step was followed by a vacuum step (700 mbar) to remove the air bubbles from the pre-process from the mass. The hot, liquid, air bubble-free and homogeneous feed was then filled into 150 ml plastic cups. After three months of storage, the product showed a stable consistency and no tendency to phase separate.
In diesem Beispiel ist der Beweis geführt, dass mittels der vorliegenden Erfindung ein sogenannter FEED mit einen Käseanteil von über 70 % und ohne die Verwendung von Buttermilchpulver, Natriumkaseinat und Schmelzsalzen hergestellt werden kann. Allerdings ist die hier erreichte hohe Emulsionsstabilität aufgrund der guten Wasserbindung wahrscheinlich nachträglich für eine Trocknung mit einer geringen Restfeuchte verantwortlich. Zur Reduzierung der Wasserbindung bzw. Restfeuchte könnten die Energiemengen weiter verringert werden. Vorteilhaft stellt sich jedoch dar, dass bei der Deklaration Käsepulvers auf Buttermilchpulver und Natriumkaseinat verzichtet werden kann und dass gleichzeitig der Käsegehalt erhöht werden kann. Weiterhin wird der Käsegeschmack nicht durch das Buttermilchpulver und das Natriumkaseinat verfremdet, was sich vorteilhaft bei der Vermarktung darstellt. Käsepulver wird in der Lebensmittelindustrie oft als geschmacksgebende Komponente eingesetzt. Somit stellt das Käsepulver ohne Milcherzeugnisse und ohne Schmelzsalze, dass entsprechend der vorliegenden Erfindung hergestellt worden ist, eine verbesserte Alternative dar. In this example, the proof is given that by means of the present invention a so-called FEED with a cheese content of over 70% and without the use of buttermilk powder, sodium caseinate and melting salts can be produced. However, the high emulsion stability achieved here due to the good water binding is probably subsequently responsible for a drying with a low residual moisture. To reduce the water retention or residual moisture, the amounts of energy could be further reduced. However, it is advantageous that when declaring cheese powder, buttermilk powder and sodium caseinate can be dispensed with and the cheese content can be increased at the same time. Furthermore, the cheese taste is not altered by the buttermilk powder and the sodium caseinate, which is advantageous for marketing. Cheese powder is often used as a flavoring component in the food industry. Thus, the cheese powder without dairy products and without melting salts that has been prepared according to the present invention represents an improved alternative.
Beispiel 5: Herstellung eines „Käseproduktes“ unter Verwendung von Milcherzeugnissen jedoch ohne Schmelzsalze Example 5: Production of a “cheese product” using milk products but without melting salts
In der nachfolgen dargestellten Versuchsreihe wurden ausgehend von einer Rezeptur LHS 163 B verschiedene Milcherzeugnisse und Käse auf die Eignung als Rohware für einer schmelzsalzfreie Käsecreme getestet. Alle Rezepturen wurden mach dem Verfahren, dass in Beispiel 3 beschrieben ist, hergestellt. In the test series shown below, based on a recipe LHS 163 B, various milk products and cheese were tested for their suitability as raw materials for a cheese cream free from melting salt. All recipes were made using the procedure described in Example 3.
Die Trockenmasse, Proteingehalt und Fett wurden in allen Rezepturen gleich eingestellt: The dry matter, protein content and fat were set the same in all recipes:
Trockenmasse = 48,0 %-mas Dry matter = 48.0% -mas
Protein = 11 ,3 %-mas Fett= 25,2 %-mas Protein = 11.3% -mas Fat = 25.2% -mas
Tabelle 6: Verwendete Milcherzeugnisse in der Versuchsreihe LHS 163 A- H
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Tabelle 7: Rezepturen der Versuchsreihe LHS 163 A - H
Table 6: Milk products used in the test series LHS 163 A-H
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Table 7: Recipes of the test series LHS 163 A - H
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Alle hergestellten Produkte der Versuchsreihe LHA 163 von B - H zeigten Unterschiede im Aussehen, Mundgefühl und in der Konsistenz. Das Produkt E zeichnet sich zum Beispiel durch eine besonders glänzende Oberfläche aus. Die Produkte B und F hatten im Vergleich zu den anderen Produkten eine besonders hohe Festigkeit. Der pFI-Wert der gesamten Versuchsreihe variierte von 5,2 bisAll of the products produced in the test series LHA 163 from B - H showed differences in appearance, mouthfeel and consistency. Product E is characterized, for example, by a particularly glossy surface. The products B and F had a particularly high strength compared to the other products. The pFI value of the entire test series varied from 5.2 to
5,6. 5.6.
Alle der Versuche von B - Fl bildeten eine stabile Emulsion und konnten ohne Phasentrennung erhitzt werden. Mit dieser Versuchsreihe konnte bewiesen werden, dass mit der vorliegenden Erfindung auch Milcherzeugnisse mit sehr hohen Calciumgehältern eingesetzt werden können und so ein großer Spielraum bei der Einstellung der Produkteigenschaften vorhanden ist. Weiterhin konnte im Versuch Fl, wo nur Käse eingesetzt wurde, wiederholt bewiesen werden, dass Produkte ganz ohne Milcherzeugnisse hergestellt werden können. Die Figur 5 zeigt die Verringerung des ursprünglichen Fettkugeldurchmessers FKD einer unbearbeiteten käsehaltigen Masse 30 gemäß der Kurve 53, wobei eine durchschnittliche, anfängliche Fettkugeldurchmesserverteilung von 50 pm angegeben wird. Entsprechend dem Prozesspfeil 54 werden nun durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen die Fettkugeldurchmesser entsprechend der Verteilungskurve entscheidend verringert, wodurch eine FK-Kurve 55 erreicht wird, bei der eine durchschnittliche Fettkugeldurchmesser D50 von 8pm erreicht wird. All of the experiments by B-F1 formed a stable emulsion and could be heated without phase separation. With this series of tests it was possible to prove that milk products with very high calcium contents can also be used with the present invention and that there is thus a great deal of leeway in setting the product properties. Furthermore, in the experiment Fl, where only cheese was used, it was repeatedly proven that products can be made without any dairy products. FIG. 5 shows the reduction in the original fat bulb diameter FKD of an unprocessed cheese-containing mass 30 according to curve 53, an average, initial fat bulb diameter distribution of 50 μm being given. According to the process arrow 54, the measures according to the invention now decisively reduce the fat globule diameter in accordance with the distribution curve, as a result of which an LC curve 55 is achieved in which an average fat globule diameter D50 of 8 μm is achieved.
Es wurde im Rahmen der Erfindung erkannt, dass die entscheidende Reduzierung des Fettkugeldurchmessers D50 von z. B. 50pm auf 8 pm die wasserbindende Oberfläche der damit erreichten verkleinerten Fettkugeln im Bereich der FKD-Kurve 55 zu einer starken Vergrößerung der Emulsionsfähigkeit der verarbeiteten käsehaltigen Masse 30' führt. Damit ist es erstmals möglich, ohne weitere Zusatzstoffe, insbesondere ohne signifikanten Zusatz von Schmelzsalzen eine gut verarbeitbare Schmelzkäsezubereitung zu erhalten. (FL: im vereinfachten ALL IN ONE Verfahren) It was recognized within the scope of the invention that the decisive reduction in the fat ball diameter D50 of z. B. 50 pm to 8 pm, the water-binding surface of the reduced fat globules thus achieved in the area of the FKD curve 55 leads to a strong increase in the emulsifiability of the processed cheese-containing mass 30 '. This makes it possible for the first time to obtain a processed cheese preparation that is easy to process without further additives, in particular without significant addition of melting salts. (FL: in the simplified ALL IN ONE procedure)
Die Figur 6 zeigt eine Kurve einer Fettkugelverteilung in einem anderen Ausführungsbeispiel einer käsehaltigen Masse. FIG. 6 shows a curve of a fat globule distribution in another exemplary embodiment of a cheese-containing mass.
Daraus ergibt sich eine FKD-Kurve 55' einer anderen Zusammensetzung einer käsehaltigen verarbeiteten Masse, weil sogar ein durchschnittlicher Fettkugel durchmesser im Bereich vorzugsweise von 2 pm erreicht wurde. Die eingetragene Energiemenge bei der FKD-Kurve 55' ist deshalb auch höher als vergleichsweise bei der FKD-Kurve 55 nach Figur 5. This results in an FKD curve 55 'of a different composition of a cheese-containing processed mass, because even an average fat globule diameter in the range of preferably 2 μm was achieved. The amount of energy entered in the FKD curve 55 'is therefore also higher than in comparison with the FKD curve 55 according to FIG. 5.
Die Figuren 7 bis 9 zeigen ein schematisiert dargestelltes Ausführungsbeispiel einer bevorzugten Ausführung einer Vorrichtung zur Herstellung eines käsehaltigen Produktes, das frei von signifikanten Mengen von Schmelzsalzen ist, wobei ein Schmelzkessel 20 mit einem Fassungsvolumen von z. B. 180 kg der käsehaltigen Masse 30 vorgesehen ist, der bevorzugt einen Heizmantel 21 aufweist. Im Bodenbereich 27 des Schmelzkessels 20 sind ein oder mehrere Dampfdüsen 22 angeordnet, mit denen es möglich ist, Dampf in Pfeilrichtung 23 in die käsehaltige Masse 30 einzuleiten. Es ist bevorzugt ein erstes Rührwerk 25 im Bodenbereich des Schmelzkessels 20 vorhanden, welches mit einem Motor 37 und einem von diesem angetriebenen Rührflügel 26 eine aufwärts gerichtete Strömung 29 in der käsehaltigen Masse 30 erzeugt, wobei die Strömung in vertikaler Richtung bis zum Füllpegel 28 reicht. Es können selbstverständlich andere Rührwerke 25 verwendet werden, wie z.B. Konusschneckenmischer, Schneckenrührwerke, Schneidrührwerke und andere strömungstechnische Vorrichtungen, die geeignet sind, bevorzugt eine vertikale Strömung und/oder eine horizontale Strömung im Innenbereich des Schmelz kessels 20 zu erzeugen. Figures 7 to 9 show a schematically illustrated embodiment of a preferred embodiment of a device for the production of a cheese-containing product which is free of significant amounts of melting salts, wherein a melting kettle 20 with a capacity of z. B. 180 kg of the cheese-containing mass 30 is provided, which preferably has a heating jacket 21. In the bottom area 27 of the melting kettle 20, one or more steam nozzles 22 are arranged with which it is possible to introduce steam in the direction of the arrow 23 into the cheese-containing mass 30. There is preferably a first agitator 25 in the bottom area of the melting kettle 20, which generates an upward flow 29 in the cheese-containing mass 30 with a motor 37 and a propeller 26 driven by the latter, the flow extending in the vertical direction up to the filling level 28. Of course, other agitators 25 can be used, such as conical screw mixers, screw agitators, cutting agitators and other fluidic devices which are suitable for generating preferably a vertical flow and / or a horizontal flow in the interior of the melting kettle 20.
Im oberen Bereich des Schmelzkessels 20 ist seitlich eine Turbine 33 angeordnet, die in einer bevorzugten Ausführung nur teilweise in die käsehaltige Masse 30 hinein reicht. Sie kann jedoch in einer anderen Ausführung, die zeichnerisch nicht dargestellt ist, auch vollständig in die käsehaltige Masse 30 hinein reichen und von dieser vollständig umspült sein. In the upper region of the melting vessel 20, a turbine 33 is arranged laterally, which in a preferred embodiment only partially extends into the cheese-containing mass 30. However, in another embodiment, which is not shown in the drawing, it can also extend completely into the cheese-containing mass 30 and be completely surrounded by it.
Die Turbine 33 wird über einen Motor 36 in ihrer Drehachse 35 drehend an- getrieben. Dies ist in Figur 8 in Draufsicht dargestellt, wo erkennbar ist, dass die Turbine 33 aus einem Schaufelrad mit einer Vielzahl von dort schräg eingesetzten Schaufeln 34 besteht. Bei drehendem Antrieb der Turbine 33 über den Motor 36 wird somit eine Prallströmung 32, in die in Pfeilrichtung 31 aufströmende Strömung 29 der käsehaltigen Masse 30 erzeugt, wodurch es zu einem Schereffekt in der Strömung der käsehaltigen Masse kommt und eine erste Art einer Fettkugelzerkleinerung stattfindet. Durch die Zentrifugalkraft der Schaufeln 34 der Turbine 33 erfolgt ein zusätzlicher Schleudereffekt auf die käsehaltige Masse 30 in Pfeilrichtung 31 aufwärts, so dass die Teilchen der käsehaltigen Masse 30 in Form einer Aufprallströmung 40 den Luftraum 56 zwischen dem Füllpegel 28 und der Unterseite 39 eines Deckels 38 im freien Flug durchfliegen und damit eine Aufprallströmung 40 erzeugt wird. Dies ist eine zweite Art der Fettkugelzerkleinerung. Damit wird die käsehaltige Masse 30 unter hohem Energieaufwand in Form einer Aufprallströmung 40 gegen die Unterseite des Deckels 38 geschleudert. Die Erfindung sieht in einer ersten Ausführung nur die Fettkugelzerkleinerung nach der ersten Art vor. In einer davon abgewandelten Ausführung werden beide Arten der Fettkugelzerkleinerung angewendet. Durch die Kombination der beiden Arten der Fettkugelzerkleinerung wird ein hochwirksamer Eintrag kinetischer Energie in die käsehaltige Masse erzeugt, wobei - durch die Kombination beider Fettkugel- Zerkleinerungsarten - nur eine kurze Prozesszeit erforderlich ist. (Standardprozesse dauern 10 - 15 min, hier werden nur 25 min benötigt) The turbine 33 is driven to rotate about its axis of rotation 35 via a motor 36. This is shown in a top view in FIG. 8, where it can be seen that the turbine 33 consists of a blade wheel with a large number of blades 34 inserted there at an angle. When the turbine 33 is driven in rotation by the motor 36, an impact flow 32 is thus generated in the flow 29 of the cheese-containing mass 30 flowing up in the direction of arrow 31, which results in a shearing effect in the flow of the cheese-containing mass and a first type of fat globule comminution takes place. Due to the centrifugal force of the blades 34 of the turbine 33, there is an additional centrifugal effect on the cheese-containing mass 30 upwards in the direction of arrow 31, so that the particles of the cheese-containing mass 30 in the form of an impact flow 40 the air space 56 between the filling level 28 and the underside 39 of a lid 38 fly through in free flight and thus an impact flow 40 is generated. This is a second type of fat ball shredding. The cheese-containing mass 30 is thus thrown against the underside of the cover 38 in the form of an impingement flow 40 with a high expenditure of energy. In a first embodiment, the invention only provides for the fat ball comminution of the first type. In a modified version, both types of fat globule size reduction are used. The combination of the two types of fat ball size reduction generates a highly effective input of kinetic energy into the cheese-containing mass, whereby - due to the combination of both fat ball size reduction types - only a short process time is required. (Standard processes take 10-15 minutes, only 25 minutes are required here)
Der Vorgang der Fettkugelzerkleinerung nach der zweiten Art ist in Figur 9 schematisiert dargestellt. Eine anfängliche Fettkugel 41 , die von einer Fettkugel- Membran 42 umgeben ist, wird mit hoher Geschwindigkeit in Pfeilrichtung 31 durch die von der Turbine erzeugte Aufprallströmung 40 gegen die durch den Deckel gebildete Prallfläche 43 geschleudert, wodurch es zu einer mechanischen Aufspaltung des Fettkugeldurchmessers kommt und die Fettkugel 41 in mehrere Fettkugeln 4T kleineren Durchmessers zerteilt wird, wobei jede zerteilte Fettkugel 41’ebenfalls von einer Fettkugelmembran 42' umgeben (umschlossen wird) ist. The process of crushing fat globules according to the second type is shown schematically in FIG. An initial grease ball 41, which is surrounded by a grease ball membrane 42, is hurled at high speed in the direction of arrow 31 by the impingement flow 40 generated by the turbine against the baffle surface 43 formed by the cover, which leads to a mechanical splitting of the grease ball diameter and the fat ball 41 is divided into several fat balls 4T of smaller diameter, each divided fat ball 41 'also being surrounded (enclosed) by a fat ball membrane 42'.
Daraus ergibt sich, dass die wirksame Oberfläche der ursprünglichen Fettkugel 41 durch mechanische Zerteilung an der Prallfläche 43 stark vergrößert wird, indem eine Zerteilung der wirksamen Oberfläche in eine Vielzahl von Fettkugeln 4T kleineren Durchmessers mit daran umgebenden Fettkugelmembranen 42' stattfindet. Die Aufteilung erfolgt demnach durch Auftreffen auf die Prallfläche 43 und einer an der Prallfläche erzeugte Rückströmung 44, so dass die aufgeteilten und im Durch messer verminderten Fettkugeln 41' in die käsehaltige Masse 30' zurücksinken und dort erneut aufgrund der umlaufenden Strömung 29 von der Turbine 33 erfasst und gegen die Prallfläche 43 an der Unterseite 39 des Deckels 38 geschleudert werden. Im gezeigten Ausführungsbeispiel werden die Fettkugeln 41 im freien Flug gegen die oberhalb des Füllpegels 28 angeordnete Prallfläche 43 geschleudert. Die Prallfläche 43 wird dabei durch die Unterseite des Deckels 38 gebildet. Darauf ist die Erfindung nicht beschränkt. In einer anderen, zeichnerisch nicht dargestellten Variante kann die kesselseitige Prallfläche 43 in die käsehaltige Masse mindestens teilweise oder auch vollständig eintauchen. Im letzteren Fall befindet sich dann die kesselseitige Prallfläche unterhalb des Füllpegels 28. Bei der in Figur 7 bis 9 dargestellten Variante kann hingegen von einer Schleu derwirkung gesprochen werden, welche aus der käsehaltigen Masse 30 eine emulgierte käsehaltige Masse 30' erzeugt, wobei - wie in der allgemeinen Be schreibung erwähnt - ein solcher Schleudereffekt auch durch andere Vorrichtungen erzeugt werden kann, wie z. B. durch einen Flomogenisator, eine Ultraschallsonotrode, eine Kugelmühle, einen Extruder und/oder eine Kolloidmühle. It follows that the effective surface of the original fat ball 41 is greatly increased by mechanical division at the impact surface 43, in that the effective surface is divided into a plurality of fat balls 4T of smaller diameter with surrounding fat ball membranes 42 '. The division is accordingly carried out by impinging on the impact surface 43 and a return flow 44 generated at the impact surface, so that the divided and diameter-reduced fat balls 41 'sink back into the cheese-containing mass 30' and there again due to the circulating flow 29 from the turbine 33 detected and thrown against the impact surface 43 on the underside 39 of the cover 38. In the exemplary embodiment shown, the fat balls 41 are thrown in free flight against the impact surface 43 arranged above the filling level 28. The impact surface 43 is formed by the underside of the cover 38. The invention is not restricted to this. In another variant, not shown in the drawing, the boiler-side impact surface 43 can at least partially or completely immerse into the cheese-containing mass. In the latter case, the kettle-side impact surface is then below the filling level 28. In the variant shown in FIGS the general description Be mentioned - such a centrifugal effect can also be generated by other devices, such as. B. by a flomogenizer, an ultrasonic sonotrode, a ball mill, an extruder and / or a colloid mill.
Anstatt einer Schleuderturbine, mit der der Substanzstrom der käsehaltigen Masse 30 gegen die eine Prallfläche 43 geleitet wird, können auch andere Schleuderorgane verwendet werden, wie z. B. Schneidmesserorgane, Paddel oder direkt gegen die kesselseitige Prallfläche gerichtete Hochdruckdüsen, die mit einem Hochdruckstrahl die zu verarbeitende käsehaltige Masse 30 gegen die Prallfläche 43 leiten. Auch hier kann die Prallfläche in einer ersten Ausführung oberhalb des Füllpegels 28 oder in einer zweiten Ausführung unterhalb des Füllpegels 28 angeordnet sein. Instead of a centrifugal turbine with which the substance flow of the cheese-containing mass 30 is directed against the one baffle 43, other centrifugal devices can be used, such as. B. cutting knife organs, paddles or high pressure nozzles directed directly against the boiler-side impact surface, which guide the cheese-containing mass 30 to be processed against the impact surface 43 with a high pressure jet. Here, too, the baffle surface can be arranged above the filling level 28 in a first embodiment or below the filling level 28 in a second embodiment.
Die Figuren 11 bis 13 zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Fettkugel- Zerteilungsvorrichtung, wobei in einem Schmelzkessel 20 bodenseitig ein mit hoher Umdrehungszahl rotierendes Schneidwerkzeug 57 rotiert, und dabei eine Umdrehungszahl im Bereich zwischen 3.000 bis 10.000 Touren/min bevorzugt wird. Das Schneidwerkzeug 57 hat im gezeigten Ausführungsbeispiel drei im vertikalen Abstand übereinander angeordnete Schneidflügel 58. Es kommt damit zu einer etwa horizontal umlaufenden Turbulenzströmung 59 und zu einem Schneideffekt auf die käsehaltige Masse 30, wie es z. B. auch bei einem Mixer bekannt ist. Auch auf diese Weise wird der vorherige Fettkugeldurchmesser der Fettkugeln 41 , der auch in der nachfolgenden Figur 14 auf der linken Seite dargestellt ist, in Fettkugeln 4T auf der in Figur 14 rechten Seite dargestellten Weise zerteilt. Bei der Darstellung in Figur 7 ist auch kennzeichnend, dass die Turbine 33 die aufzuteilenden Fettkugeln durch den Luftraum 56 hindurch gegen die Unterseite des Deckels 38 schleudert. FIGS. 11 to 13 show a further exemplary embodiment of a fat ball dividing device, a cutting tool 57 rotating at the bottom of a melting kettle 20, and thereby a cutting tool 57, rotating at the bottom RPM in the range between 3,000 and 10,000 revs / min is preferred. In the exemplary embodiment shown, the cutting tool 57 has three cutting blades 58 arranged one above the other at a vertical distance. B. is also known in a mixer. In this way, too, the previous fat ball diameter of the fat balls 41, which is also shown in the following FIG. 14 on the left-hand side, is divided into fat balls 4T in the manner shown in FIG. 14 on the right-hand side. In the illustration in FIG. 7 it is also characteristic that the turbine 33 hurls the fat balls to be divided through the air space 56 against the underside of the cover 38.
Hierauf ist das Ausführungsbeispiel nach Figur 11 bis 13 nicht angewiesen, denn in diesem Ausführungsbeispiel erfolgt die Aufteilung der Fettkugeldurchmesser unmittelbar in der käsehaltigen Masse selbst, ohne dass es einer Zerteilung an einer kesselseitigen Prallfläche bedarf. Die Zerteilung erfolgt hier mit den in der käsehaltigen Masse rotierenden Schneidflügeln 58, die sozusagen selbst die Prallflächen darstellen. The exemplary embodiment according to FIGS. 11 to 13 does not depend on this, because in this exemplary embodiment the division of the fat globule diameter takes place directly in the cheese-containing mass itself, without the need for division on a boiler-side impact surface. The division takes place here with the cutting blades 58 rotating in the cheese-containing mass, which, so to speak, themselves represent the impact surfaces.
In Figur 14 ist der mechanische Energieeintrag in eine zu verarbeitende käsehaltige Masse 30 dargestellt, wobei im Ursprungszustand (linke Seite der Figur 14) erkennbar ist, dass das in der Emulsion enthaltene Wasser 48 mit unterschiedlichen Milchproteinen 46, 47 in Verbindung steht. FIG. 14 shows the mechanical energy input into a cheese-containing mass 30 to be processed, whereby in the original state (left side of FIG. 14) it can be seen that the water 48 contained in the emulsion is connected to different milk proteins 46, 47.
Die eine Art der Milchproteine 46 ist aus dem Käseprotein entstanden, während die zweite Art der Milchproteine 47 beispielsweise Milcherzeugnisse sein können. One type of milk protein 46 is derived from the cheese protein, while the second type of milk protein 47 can be, for example, milk products.
Hieraus ergibt sich, dass eine beliebige Anordnung und ein beliebiges Mischungs- Verhältnis von Wasser 48 und den Milchproteinen 46, 47 vorhanden sein kann und daraus die käsehaltige Masse 30 gebildet wird. In der käsehaltigen Masse 30 sind verschiedene Arten von Fetten verteilt, nämlich ein freies Fett 45 in der Form von Fettkugeln, wie z. B. Butter und dergleichen mehr. Ferner sind weitere, einen relativ großen Durchmesser aufweisende Fettkugeln 41 vorhanden, die von einer Fettkugelmembran 42 umgeben sind. It follows from this that any desired arrangement and any desired mixing ratio of water 48 and the milk proteins 46, 47 can be present and the cheese-containing mass 30 is formed therefrom. In the cheese-containing mass 30 different types of fats are distributed, namely a free fat 45 in the form of fat balls, such as. B. butter and the like. There are also others, some relative Fat balls 41 having a large diameter are present, which are surrounded by a fat ball membrane 42.
Durch den Eintrag der thermischen und der mechanischen Energie mit der den dar- gestellten drehend angetriebenen, mechanischen Beschleunigungseinrichtung 25, 26, 32, 33; 57, 58 findet die eine Fettkugelzerkleinerung statt. By introducing the thermal and mechanical energy with the rotatingly driven mechanical acceleration device 25, 26, 32, 33; 57, 58 one fat globule comminution takes place.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel besteht die Beschleunigungseinrichtung aus der Turbine 33 mit der die vorher erwähnte Aufprallströmung 40 erzeugt wird Als Ergebnis dieser Aufprallströmung 40 wird die verarbeitete käsehaltige Masse 30' in der Weise aufgeteilt, dass die Fettkugeln 41 nunmehr in Fettkugeln 4T mit stark verringertem Durchmesser aufgeteilt werden. Die Wasserverteilung mit dem Wasser 48, den Milchproteinen 46 und 47 bleibt im Wesentlichen erhalten, weil sich durch den Aufteilungseffekt die Milchproteine 46, 47 am Außenumfang der im Durchmesser verkleinerten Fettkugelmembranen 42' anlagern, weil deren anlagerungsfähige Oberfläche im wesentlichen Maß vergrößert wurde. Es wird darauf hingewiesen, dass die Milchproteine 46, 47 unter anderem auch die Fettkugelmembran 42' bilden. Aus der Darstellung der unverarbeiteten käsehaltigen Masse 30 durch Eintragung einer mechanischen Energie in eine verarbeitete käsehaltige Masse 30' (rechte Darstellung in Figur 11) ergibt sich die entscheidende Durchmesserverkleinerung der dadurch erhaltenen Fettkugeln 4T und damit deren Vergrößerung der wirksamen Oberfläche zur Anlagerung von Milchproteinen 46, 47 im Wasser 48. Erst mit dem Erreichen dieser verarbeiteten käsehaltigen Masse 30' ist es möglich, eine schmelzsalzfreie Zusammensetzung für die Weiterverarbeitung als Schmelzkäse zu erreichen. Zeichnunqsleqende In a preferred embodiment, the acceleration device consists of the turbine 33 with which the aforementioned impact flow 40 is generated.As a result of this impact flow 40, the processed cheese-containing mass 30 'is divided in such a way that the fat balls 41 are now divided into fat balls 4T with a greatly reduced diameter will. The water distribution with the water 48, the milk proteins 46 and 47 is essentially retained because the milk proteins 46, 47 attach themselves to the outer circumference of the reduced diameter fat globule membranes 42 'due to the splitting effect, because their attachable surface area has been increased substantially. It should be noted that the milk proteins 46, 47, inter alia, also form the fat globule membrane 42 '. From the representation of the unprocessed cheese-containing mass 30 by introducing mechanical energy into a processed cheese-containing mass 30 '(right representation in FIG. 11), the decisive reduction in diameter of the fat globules 4T thus obtained and thus their enlargement of the effective surface for the accumulation of milk proteins 46 results, 47 in the water 48. Only when this processed cheese-containing mass 30 'has been reached is it possible to achieve a composition free of melting salt for further processing as processed cheese. Drawing legend
1 1
2 2
3 3
4 4th
5 5
6 6th
7 7th
8 8th
9 9
10 10
11 Kurvenast 11 curve branch
12 Position 12 position
13 Kurvenast 13 curve branch
14 Position 14 position
15 Kurvenast 15 branch of the curve
16 Position 16 position
17 Kurvenast 17 branch of the curve
18 Position 18 position
19 Position 19 position
20 Schmelzkessel 20 melting kettles
21 Heizmantel 21 heating jacket
22 Dampfdüse 22 steam nozzle
23 Pfeilrichtung 23 Direction of arrow
24 Boden 24 floor
25 Rührwerk 25 agitator
26 Rührflügel 26 agitator blades
27 Boden (von 20) 27 floors (of 20)
28 Füllpegel 28 filling level
29 Strömung 29 current
30 Käsehaltige Masse 30' 31 Pfeilrichtung 30 cheese mixture 30 ' 31 direction of arrow
32 Prallströmung 32 Impingement flow
33 Turbine 33 turbine
34 Schaufel (von 33) 35 Drehachse 34 blade (of 33) 35 axis of rotation
36 Motor (für 33) 36 engine (for 33)
37 Motor (für 26) 37 engine (for 26)
38 Deckel 38 lid
39 Unterseite 40 Aufprall-Strömung 39 Bottom 40 Impact Flow
41 Fettkugel 4T 41 grease ball 4T
42 Fettkugel-Membran 42' 42 grease ball membrane 42 '
43 Prallfläche 43 baffle
44 Rückströmung 45 Freies Fett (z. B. Butter) 44 Backflow 45 Free fat (e.g. butter)
46 Milchproteine (Käseprotein)46 milk proteins (cheese protein)
47 Milchproteine (Milcherzeugnis)47 milk proteins (milk product)
48 Wasser 48 water
49 Kurvenast 50 Kurvenast 49 branch of curve 50 branch of curve
51 Position 51 position
52 Position 52 position
53 FDK-Kurve 53 FDK curve
54 Prozesspfeil 55 FDK-Kurve 55' 54 Process arrow 55 FDK curve 55 '
56 Luftraum 56 airspace
57 Schneidwerk 57 Cutting unit
58 Schneidflügel 58 cutting blades
59 Turbulenzströmung 59 Turbulent flow

Claims

Patentansprüche Claims
1. Verfahren zur Herstellung eines käsehaltigen Lebensmittels, das frei von signifikanten Mengen Zusatzstoffe, der Funktionsklassen laut Zusatzstoff- Zulassungsverordnung (ZZulV) Komplexbildner und insbesondere Schmelz salze ist, wobei das käsehaltige Produkt ein Schmelzkäse oder eine Schmelzkäsezubereitung oderein käsehaltiges Lebensmittel ist, umfassend die Schritte: 1.1 Vermischen von Käse und/oder Wasser und/oder Butter und/oder Pflanzenfett und/oder einem Milcherzeugniss und/oder mehreren Milcher zeugnissen zu einer käsehaltigen Masse (30), 1. A process for the production of a cheese-containing food that is free of significant amounts of additives, the functional classes according to the Additive Admissions Ordinance (ZZulV), complexing agents and in particular melting salts, wherein the cheese-containing product is a processed cheese or a processed cheese preparation or a cheese-containing food, comprising the steps: 1.1 Mixing cheese and / or water and / or butter and / or vegetable fat and / or a milk product and / or several milk products to form a cheese-containing mass (30),
1.1.1 Die Mischung weist einen pH-Wert im Bereich von 4,9 - 6,5 auf,1.1.1 The mixture has a pH value in the range of 4.9 - 6.5,
1.2 wobei ein natürlicher Käse und/oder eine Mischung von natürlichen Käsesorten mit einem Anteil von 5 bis 90 Gew. Prozent vorhanden ist. 1.2 where a natural cheese and / or a mixture of natural cheeses is present in a proportion of 5 to 90 percent by weight.
1.3 wobei ein Milch-Proteinanteil (46, 47) im Bereich von 5 bis 30 Gew. Prozent vorhanden ist 1.3 where there is a milk protein content (46, 47) in the range from 5 to 30 percent by weight
1.4 wobei ein Wassergehalt (48) im Bereich von 20 bis 80 Gew. Prozent vor handen ist 1.5 wobei eine nicht signifikante Menge der Zusatzstoffe, der Funktionsklassen laut Zusatzstoff-Zulassungsverordnung (ZZulV) Komplexbildner und insbesondere von Schmelzsalz von weniger als 0,03 Gew. Prozent vorhanden ist, wobei folgende Verfahrensschritte ablaufen: 1.4 with a water content (48) in the range from 20 to 80 percent by weight 1.5 with a non-significant amount of additives, the functional classes according to the additive approval ordinance (ZZulV), complexing agents and in particular of molten salt of less than 0.03 wt. Percent is present, whereby the following process steps take place:
1.6 Erhitzung der käsehaltigen Masse (30) auf 60 - 160 ° C vorzugsweise 90° C vorzugsweise durch Dampfeinspritzung und/oder Umwandlung der mechanischen Energie in thermische Energie 1.6 Heating of the cheese-containing mass (30) to 60-160 ° C, preferably 90 ° C, preferably by steam injection and / or conversion of the mechanical energy into thermal energy
1.7 Eintrag einer hohen kinetischen Energie von mindestens 70 KWs/kg durch mechanische Bearbeitung der gesamten käsehaltigen Masse (30), 1.7 Entry of a high kinetic energy of at least 70 KWs / kg through mechanical processing of the entire cheese-containing mass (30),
1.7.1 wobei das unemulgierte Fett (45) durch die mechanische Bearbeitung emulgiert wird 1.7.1 whereby the unemulsified fat (45) is emulsified by the mechanical processing
1.7.2 wobei durch den mechanischen Energieeintrag die ursprünglichen Fettkugeln (41) und die neu entstanden Fettkugeln von einem ausgangsweise vorhandenen durchschnittlichen Fettkugel-Durchmesser (FKD) auf einen finalen Fettkugel-Durchmesser im Bereich zwischen 1/3 bis 1/20 vorzugsweise auf 1/5 des ausgangsweise vorhandenen Fettkugel- Durchmessers verringert wird 1.7.2 with the mechanical energy input, the original fat balls (41) and the newly created fat balls from an initially existing average fat ball diameter (FKD) to a final fat ball diameter in the range between 1/3 to 1/20 is preferably reduced to 1/5 of the initially existing fat ball diameter
1.8 Bei Bedarf kann die mechanische bearbeitete käsehaltige Masse (30‘) anschließend UHT erhitzt werden, um Sporenbildner abzutöten. 1.9 Abfüllen der heißen käsehaltigen Masse (30‘), 1.8 If necessary, the mechanically processed cheese-containing mass (30 ‘) can then be heated to UHT in order to kill spore-forming agents. 1.9 Filling the hot cheese-containing mass (30 ‘),
1.10 Abkühlen der abgefüllten käsehaltigen Masse (30‘) auf eine Temperatur von 30 °C oder niedriger. 1.10 Cooling the filled cheese mass (30 ‘) to a temperature of 30 ° C or lower.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Erhitzung der käsehaltigen Masse (30) auf 60 - 160 ° C erfolgt vor und/oder während und/oder nach der mechanischer Bearbeitung, wobei die eingebrachte mechanische Energiemenge mind. 70 kWs/kg in die käsehaltige Masse (30) beträgt. 2. The method according to claim 1, characterized in that the heating of the cheese-containing mass (30) to 60-160 ° C takes place before and / or during and / or after the mechanical processing, the introduced mechanical energy amount at least 70 kWs / kg into the cheese-containing mass (30).
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der an- fängliche, durchschnittliche Fettkugeldurchmesser D50 im Bereich von 503. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the initial, average fat globule diameter D50 in the range of 50
Mikrometer vor der mechanischen Bearbeitung auf einen durchschnittlichen Fettkugeldurchmesser D50 nach der mechanischen Bearbeitung im Bereich von 0,1 bis 30 Mikrometer verringert wird. Micrometers before machining to an average fat globule diameter D50 after machining in the range of 0.1 to 30 micrometers.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Erhitzen bei einer Temperatur im Bereich von 65 °C bis 160 °C, vorzugsweise 70 °C bis 95°C, insbesondere vorzugsweise 85 °C bis 90 °C durchgeführt wird. 4. The method according to any one of the preceding claims, wherein the heating is carried out at a temperature in the range from 65 ° C to 160 ° C, preferably 70 ° C to 95 ° C, particularly preferably 85 ° C to 90 ° C.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die in die käsehaltige Masse (30) eingetragene mechanische Energiemenge im Bereich von5. The method according to any one of the preceding claims, wherein the in the cheese-containing mass (30) entered mechanical amount of energy in the range of
70 bis 2000 kWs/kg käsehaltige Masse (30), vorzugsweise 100 bis 500 kWs/kg, insbesondere vorzugsweise 150 bis 250 kWs/kg liegt. 70 to 2000 kWs / kg of cheese-containing mass (30), preferably 100 to 500 kWs / kg, particularly preferably 150 to 250 kWs / kg.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die mechanische Bearbeitung in einem Zeitraum im Bereich von 15 Sekunden bis 60 Minuten, vorzugsweise 5 bis 30 Minuten, insbesondere vorzugsweise 15 bis 25 Minuten durchgeführt wird, 7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Fettkugel- Durchmessergrößenverteilung in der mechanisch bearbeiteten käsehaltigen Masse (30‘) vorzugsweise unimodal und vorzugsweise mit folgender Größenverteilung vorliegen: 6. The method according to any one of the preceding claims, wherein the mechanical processing is carried out in a period of time in the range from 15 seconds to 60 minutes, preferably 5 to 30 minutes, particularly preferably 15 to 25 minutes, 7. The method according to any one of the preceding claims, wherein the fat ball diameter size distribution in the mechanically processed cheese-containing mass (30 ') is preferably unimodal and preferably with the following size distribution:
7.1 Größenverteilung D90 von 1 bis 500 pm, vorzugsweise 5 bis 400 pm, weiter vorzugsweise 10 bis 300 pm, weiter vorzugsweise 150 bis 200 pm, insbesondere vorzugsweise 20 bis 120 pm 7.1 Size distribution D90 from 1 to 500 pm, preferably 5 to 400 pm, more preferably 10 to 300 pm, more preferably 150 to 200 pm, especially preferably 20 to 120 pm
7.2 und/oder mit einer Größenverteilung D10 von 0,1 bis 50 pm, vorzugsweise 0,1 bis 40 pm, vorzugsweise 0,1 bis 30 pm, vorzugsweise 0,1 bis 15 pm, insbesondere vorzugsweise 0,1 bis 5 pm, 7.2 and / or with a size distribution D10 of 0.1 to 50 pm, preferably 0.1 to 40 pm, preferably 0.1 to 30 pm, preferably 0.1 to 15 pm, especially preferably 0.1 to 5 pm,
7.3 und/oder mit einer Größenverteilung D50 von 1 bis 200 pm, vorzugsweise 1 bis 150 pm, weiter vorzugsweise 1 bis 100 pm, weiter vorzugsweise 1 bis 75 pm, insbesondere vorzugsweise 1 bis 30 pm aufweist. 7.3 and / or with a size distribution D50 of 1 to 200 pm, preferably 1 to 150 pm, more preferably 1 to 100 pm, more preferably 1 to 75 pm, particularly preferably 1 to 30 pm.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei sich das käsehaltige Produkt aus 0-15 % Lactose, 2,5- 20 % Protein bis zu 35 %, 5-40 % Fett, 20 - 80% Wasser zusammensetzt. 8. The method according to any one of the preceding claims, wherein the cheese-containing product is composed of 0-15% lactose, 2.5-20% protein up to 35%, 5-40% fat, 20-80% water.
9. Vorrichtung zur Herstellung eines käsehaltigen Produkts, das frei von signifikanten Mengen von Schmelzsalzen ist, wobei das käsehaltige Produkt ein Schmelzkäse oder eine Schmelzkäsezubereitung oder ein käsehaltiges Lebensmittel ist, dadurch gekennzeichnet, dass die käsehaltige Masse (30) in einem beheizbaren Schmelzkessel (20) angeordnet ist, und dass mithilfe einer drehend angetriebenen, mechanischen Beschleunigungseinrichtung (25, 26, 32, 33; 57, 58) eine Fettkugelzerkleinerung stattfindet. 9. Apparatus for the production of a cheese-containing product which is free of significant amounts of melting salts, wherein the cheese-containing product is a processed cheese or a processed cheese preparation or a cheese-containing food, characterized in that the cheese-containing mass (30) in a heatable melting kettle (20) is arranged, and that with the aid of a rotationally driven, mechanical acceleration device (25, 26, 32, 33; 57, 58), a fat globule comminution takes place.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die mechanische Beschleunigungseinrichtung als bodenseitig angeordnetes Rührwerk (25) oder als bodenseitig angeordnetes Schneidwerk (57) ausgebildet ist. 10. The device according to claim 9, characterized in that the mechanical acceleration device is designed as an agitator (25) arranged on the bottom side or as a cutting device (57) arranged on the bottom side.
11. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die mechanische Beschleunigungseinrichtung als mindestens teilweise in die käsehaltige Masse (30) eintauchende, drehend angetriebene Turbine (33) ausgebildet ist. 11. The device according to claim 9 or 10, characterized in that the mechanical acceleration device is designed as a rotatingly driven turbine (33) which is at least partially immersed in the cheese-containing mass (30).
12. Vorrichtung nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die Turbine (33) die käsehaltige Masse (30) gegen mindestens eine kesselseitige Prallfläche (43) schleudert und dort zerteilt. 12. The device according to claim 11, characterized in that the turbine (33) hurls the cheese-containing mass (30) against at least one boiler-side impact surface (43) and divides it there.
13. Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die von der Turbine (33) erzeugte Prallströmung (31 ) im Winkel, vorzugsweise im Winkel von 60 bis 90 Grad, in die am Turbinenrad vorbeiströmende käsehaltige Masse (30) gerichtet ist. 13. The device according to claim 11 or 12, characterized in that the impingement flow (31) generated by the turbine (33) is directed at an angle, preferably at an angle of 60 to 90 degrees, into the cheese-containing mass (30) flowing past the turbine wheel.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die kesselseitige Prallfläche (43) oberhalb eines Füllpegels (28) im Schmelzkessel (20) angeordnet ist. 14. Device according to one of claims 12 to 13, characterized in that the boiler-side impact surface (43) is arranged above a filling level (28) in the melting vessel (20).
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Verringerung des Durchmessers der Fettkugeln (41 , 4T) durch mindestens ein in der käsehaltigen Masse umlaufendes Schneidwerk (57) erfolgt, das eine rotierende Turbulenzströmung (59) erzeugt. 15. Device according to one of claims 9 to 14, characterized in that the diameter of the fat balls (41, 4T) is reduced by at least one cutting unit (57) rotating in the cheese-containing mass and generating a rotating turbulent flow (59).
16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Zerkleinerung der Fettkugeln (41 , 41 ') mit einer Ultraschall-Sonotrode oder einer Kolloidmühle oder einem Extruder oder einem Flomogenisator oder einer Kugelmühle erfolgt. 16. Device according to one of claims 9 to 15, characterized in that the crushing of the fat balls (41, 41 ') takes place with an ultrasonic sonotrode or a colloid mill or an extruder or a flomogenizer or a ball mill.
17. Käsehaltiges Lebensmittel, das frei von signifikanten Mengen Zusatzstoffe, der Funktionsklassen laut Zusatzstoff-Zulassungsverordnung (ZZulV) Komplexbildner und insbesondere Schmelzsalze ist, wobei das käsehaltige Produkt ein Schmelzkäse oder eine Schmelzkäsezubereitung oder ein käsehaltiges Lebensmittel ist und einen pH-Wert im Bereich zwischen 4,9 bis 6,5 aufweist. 17. Cheese-containing food that is free of significant amounts of additives, the functional classes according to the Additive Admissions Ordinance (ZZulV), complexing agents and in particular melting salts, whereby the cheese-containing product is a processed cheese or a processed cheese preparation or a cheese-containing food and a pH value in the range between 4 , 9 to 6.5.
18. Käsehaltiges Lebensmittel nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass ein natürlicher Käse und/oder eine Mischung von natürlichen Käsesorten mit einem Anteil von 5 bis 90 Gew. Prozent vorhanden ist, dass ein Milch-Proteinanteil (46, 47) im Bereich von 5 bis 30 Gew. Prozent vorhanden ist, dass ein Wassergehalt (48) im Bereich von 20 bis 80 Gew. Prozent vorhanden ist und dass eine nicht signifikante Menge der Zusatzstoffe, der Funktionsklassen laut Zusatzstoff-Zulassungsverordnung (ZZulV) Komplexbildner und insbesondere von Schmelzsalzen von weniger als 0,3 Gew. Prozent vorhanden sind. 18. Cheese-containing food according to claim 17, characterized in that a natural cheese and / or a mixture of natural cheeses is present in a proportion of 5 to 90 percent by weight, that a milk protein content (46, 47) is present in the range from 5 to 30 percent by weight, that a water content (48) is present in the range from 20 to 80 percent by weight and that an insignificant amount of the additives, the functional classes According to the additive approval ordinance (ZZulV), complexing agents and in particular melting salts of less than 0.3 percent by weight are present.
19. Käsehaltiges Lebensmittel nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass es nach einem Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 8 hergestellt ist. 19. Cheese-containing food according to claim 17 or 18, characterized in that it is produced by a method according to at least one of claims 1 to 8.
20. Käsehaltiges Lebensmittel nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass es mit einer Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 9 bis 16 hergestellt ist. 20. Cheese-containing food according to claim 17 or 18, characterized in that it is produced with a device according to at least one of claims 9 to 16.
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