DD268618A1

DD268618A1 - Verfahren zur herstellung von frischkaeseerzeugnissen

Info

Publication number: DD268618A1
Application number: DD31296288A
Authority: DD
Inventors: Joerg Borgwardt; Wolf Wunderlich; Bernd Schmalfeldt; Joachim Lange
Original assignee: Wissenschaftlich Techn Oekon Z
Priority date: 1988-02-16
Filing date: 1988-02-16
Publication date: 1989-06-07
Also published as: DD268618B1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Frischkaeseerzeugnissen wie Speisequark, Buttermilch- und Sauerrahmerzeugnisse unter Anwendung der Ultrafiltration. Es sollen durch Veraenderung der verfahrenstechnischen Parameter der Ultrafiltration die physiko-chemischen Eigenschaften des Frischkaeseerzeugnisses so beeinflusst werden, dass die Milchinhaltsstoffe Eiweiss und Fett nahezu vollstaendig ausgenutzt werden bei gleichzeitiger Verbesserung der Effektivitaet der Ultrafiltrationsanlagen und Erhoehung der Qualitaet des Frischkaeseerzeugnisses. Dazu wird die Konzentrierung des Frischkaesebruches waehrend des Ultrafiltrationsprozesses in der 1. Prozessstufe bis zu einem Gehalt an fettfreier Trockenmasse von 8 bis 10% und einer Grenzviskositaet von 4,510 3 Nsm 2 bei einer Stroemungsgeschwindigkeit von 1,5 bis 2,0 ms 1 und einem Betriebsdruck von 0,30 bis 0,40 MPa, in der 2. Prozessstufe bis zu einem Gehalt an fettfreier Trockenmasse von 10 bis 14% und einer Grenzviskositaet von 8010 3 Nsm 2 bei einer Stroemungsgeschwindigkeit von 1,0 bis 1,5 ms 1 und einem Betriebsdruck von 0,40 bis 0,55 MPa und in der Endprozessstufe bei einem Gehalt an fettfreier Trockenmasse von mehr als 14% und einer Grenzviskositaet von ueber 8010 3 Nsm 2 bei einer Stroemungsgeschwindigkeit von 0,12 bis 0,25 ms 1 bei einem Betriebsdruck von 0,80 bis 1,20 MPa bei 35 bis 65C durchgefuehrt.

Description

Verfahren zur Herstellung von Frischkäseerzeugnissen Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Frischkäseerzeugnissen wie Speisequark, Buttermilch- und Sauerrahmerzeugnisse unter Anwendung der Ultrafiltration,

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Die Anwendung der Ultrafiltration zur Herstellung von verschiedenen Milchprodukten wie '»eichkäse, nichtreif ende Käse, Sauermilchgetränke ist in den letzten Jahren vielfach erprobt worden. Ziel dieser Arbeiten zum Einsatz der Ultrafiltration in der Milchindustrie ist im allgemeinen eine Ausbeutesteigerung von ca. 20 bis 25 % durch die Mitverwertung der in der Milch enthaltenen Molkenproteine, die gegenwärtig als lösliche Proteinfraktion in die Molke übergehen und damit für die Käseherstellung nicht genutzt werden«

Pur die Herstellung von verschiedenen Weichkäsesorten, einiger nichtreifender Käsesorten, die Herstellung von Sauernilchgetränken und die Milcheiweißstandardisierung wird die Ultrafiltration heute bereits in technischem Umfang genutzt. Die Herstellung reifender Käsesorten wie Hartkäse aus ultrafiltrierter Milch bereitet besonders durch einen veränderten Reifungsverlauf und untypische Konsistenz noch erhebliche technische und technologische Probleme.

Auch die Herstellung von Frischkäse mit einer den Verbrauchererwartungen entsprechenden sahnigen, creinigen Konsistenz ist bis heute technisch und technologisch nicht gelöst» Bei der Frischkäseherstellung durch Ultrafiltration werden zwar die erwartet hohen Ausbeutesteigerungen von ca. 25 % erreicht,

die Qualität des Käses ist jedoch nicht zufriedenstellend.

Nach dem von MAUBOIS entwickelten Verfahrensprinzip werden die Milch- und Molkenproteine gemeinsam bei einem рН-7/ert von 6,2 bis 6,4 auf den für das jeweilige Käseprodukt gewünschten End-Trockenmassegehalt durch Ultrafiltration konzentriert· Das erhaltene Konzentrat wird mit Käsereikulturen und der erforderlichen Labmenge versetzt. Nach Säuerung bis zum gewünschten Säuregrad wird das Käseprodukt abgepackt und ggf. weiterbehandelt. Nach diesem, für die gesamte Ultrafiltrations-Käsereitechnologie grundlegenden Verfahren, werden durch die vollständige Mitverwendung der Molkenproteine in dem Frischkäse optimale Ausbeutesteigerungen von 25 bis 30 % erreicht. Die Qualität der gewonnenen Frischkäseprodukte entspricht jedoch nicht den Verbrauchererwartungen, so werden Geschmacksfehler wie pappig, leimig und bitter genannt (GÜKGiRICH, north europ. dairy J., Vanloese 47 (1981) 7, S» 212). Das Auswaschen der als Ursache für die Geschmacksfehler verantwortlich gemachten Calciumverbindungen durch Diafiltration führte nicht zu einer wesentlichen Qualitätsverbesserung.

Auch die Vorsäuerung der Milch auf pH 5,3 bis 5,4 und anschließende Eiweißkonzentrierung durch Ultrafiltration und ggf. Diafiltration löste die Qualitätsprobleme nur zum Teil (FLÜELER und PUHAN: dt. Milchwirtschaft, Gelsenkirchen-Buer 28 (1977) 21, S. 676; PUHAN und GALLMAMT, north europ. dairy J., Vanloese 4_7 (1981) 1, S. 4). Der bittere Geschmack konnte nicht beseitigt werden. Zusätzlich treten bei diesem Verfahren beim Frischkäse Konsistenzfehler wie grießig und molkelässig auf.

Mit einem weiteren Verfahrensprinzip, nach dem die Milch in herkömmlicher Weise auf den End-Säuregrad gesäuert und anschließend durch Ultrafiltration dieses Bruches sowohl Kasein als auch die Molkenproteine konzentriert werden,

sollten die Geschmacks- und Konsistenzfehler beseitigt werden. Durch die Säuerung auf einen pH-V/ert von 4,4 bis 4,6 werden die Ca-Ionen, die die Ultrafiltrationsmembranen passieren können, aus den Ca-Verbindungen freigesetzt» Auf diese Weise, oft in Verbindung mit der Diafiltration zur Verbesserung des Auswascheffektes für Ca-Ionen, konnte Frischkäse mit dem natürlichen Calcium- und Aschegehalt hergestellt werden. Die Geschmacksfehler wie bitter, pappig wurden damit beseitigt (BÄUERLE, WALBNTA und KESSLER; Dt. Molkerei-Ztg., München 105 (1984) 12, S. 356). Noch auftretende Konsistenzfehler wie grießig und molkenlässig, sollten durch Temperaturvorbehandlung der eingesetzten Käsereimilch verhindert werden. Pur die Käsereimilch wurden"Temperierungen" von 5 bis 15 min bei 90 bis 95 ⁰C vorgeschlagen. Unter diesen Bedingungen tritt eine Denaturierung der Molkenproteine ein, die wiederum zu Gefügefehlern wie grießig und molkenlässig führt. Daneben ist der SäuerungsVorgang des "Milchbruches" bei der Ultrafiltration kaum zu kontrollieren und zu steuern. Durch die bei der Ultrafiltration eintretenden Temperaturschwankungen von 30 bis 50 C und unterschiedliche Verweilzeiten des Bruches in der Ultrafiltrationsanlage ist der 3nd-Säuregrad des Frischkäses breiten Schwankungen unterworfen, das heißt, die pH-Schwankungen und damit die Qualitätsschwankungen, sind von Frischkäsecharge zu Frischkäsecharge sehr hoch.

Zur Verbesserung der Konsistenz des Frischkäses, insbesondere zur Verringerung der Molkenlässigkeit wird nach DS-OS 1 909 199 eine Behandlung von Frischkäse oder Sauermilch mittels Ultraschall vorgeschlagen. Die Behandlung der Kilch oder des Frischkäses erfolgt kontinuierlich oder diskontinuierlich bei Frequenzen von 16 bis 1000 kHz, bei Temperaturen von 0,5 bis 40 ⁰C, insbesondere bei Zimmertemperatur. Zur Verhinderung geschmacklich negativer Beeinträchtigungen wird die Ultraschallbehandlung von fettreichen Produkten vorzugsweise in einer Inertgas-Atmosphäre durchgeführt. Durch die vorgenommene Ultraschallbehandlung wird eine Senkung der

Molkenlässigkeit des Frischkäses um max. 50 % erreicht.

Das in der DB-OS 1 909 199 vorgeschlagene Verfahren zur Verringerung der Molkenlässigkeit durch Ultraschallbehandlung verringert zwar die Kolkenlässigkeit des Frischkäses, führt aber zu einer nur unbedeutenden Verbesserung der Konsistenz. Der außerordentlich hohe technische und ökonomische Aufwand der Ultraschallbehandlung, besonders der Ultraschallbehandlung unter Inertgas, wird durch die erreichte Strukturverbesserung nicht gerechtfertigt. Aus diesen Gründen ^ ³^ die technische Anwendung des Verfahrens bisher nicht erfolgt.

Ein Verfahren zur Herstellung von streichfähigen Rahmfrischkäseprodukten mit weichem Gefüge wird auch in der DS-OS 3 030 628 beschrieben. Danach wird eine Mischung von Kilchfett mit 42 % Fett und eingedickter Magermilch mit 30 % Trockenmasse hergestellt und bei 76,7 ⁰C 17 s pasteurisiert. Die erhaltene Mischung wird auf Raumtemperatur abgekühlt und in einem Inkubationstank mit Rahm-Frischkäae-Starterkultur gesäuert. Die Säuerung erfolgt 8 bis 13 h bis ein pH-Wert von 4,5 bis 5,1 erreicht ist. Nach Beendigung der Fermentation wird die gebildete fermentierte Rahm-Frischkäsezubereitung mittels Rühreinrichtung zerkleinert, dann nochmals auf 73,9 bis 76,7 ⁰C erhitzt un die Einarbeitung von Salz und Stabilisatoren wie Johannisbrotkernmehl zu erleichtern. Anschlie3snd erfolgt sin Vermischen mit einem Rahm-Frischkäsebruch mit festem Gefüge und eine Homogenisierung des Gemisches bei einem Homogenisierdruck von mindestens 110 bar. Durch diese aufwendige Behandlung wird ein Frischkäseprodukt mit weichem, streichfähigem Gefüge erzielt.

Das vorgeschlagene Verfahren zur Herstellung von Frischkäse mit weichem, streichfähigem Gefüge durch zweifache Pasteurisation und anschließende Hochdruckhomogenisation wird nur für Frischkäseprodukte mit hohem Fettgehalt von mindestens 30 % Fett in Trockenmasse eingesetzt. Frischkäseprodukte mit hohem Fettgehalt weisen nach dem Homogenisieren eine weiche Konsistenz auf, so daß die hier vorgeschlagene technisch und

technologisch sehr aufwendige Verfahrensführung nicht notwendig ist. Weiterhin ist der Zusatz von Fremdstoffen, wie Stabilisatoren in Milchprodukten unerwünscht, bei diesem Verfahren jedoch unumgänglich.

Die bisher angewendeten Verfahren zur Herstellung von Frischkäse unter Anwendung der Ultrafiltration zur Verwertung der Molkenproteine haben eine Reihe von Nachteilen, die dazu führten, daß sich diese Verfahren industriell nicht durchsetzen konnten·

So führen die Verfahren zur Frischkäseherstellung durch Anwendung der Ultrafiltration zur Konzentrierung von Milch bei natürlichem pH-Y/ert von 6,2 bis 6,4 auf den Endtrockenmassegehalt und anschließende fermentative Säuerung des MiIchkonzentrates zu Ausbeutesteigerungen von 25 bis 30 %. Die Qualität des Käses kann jedoch nicht befriedigen. Es treten die Fehler pappig, leimig und bitter auf. Diese Fehler lassen sich auch nicht durch Auswaschen der für die Fehler verantwortlich gemachten Ca-Ionen durch Diafiltration beseitigen.

Eine Vorsäuerung der Milch zur Freisetzung der Ca-Ionen aus den Ca-Kasein-Komplex und anschließende Ultrafiltration führt zwar zur Verminderung der genannten Fehler, kann sie jedoch nicht beseitigen. Zusätzlich treten bei diesem Verfahren beim Frischkäse Konsistenzfehler wie grießig und molkenlässig auf. Bei der Säuerung der Milch auf den Snd-pE—Vert des Frischkäseproduktes und die anschließende Ultrafiltration dieses Quarkbruches werden zwar die Geschmacksfehler durch weitgehende Ca-Ionen-Sntfernung beseitigt, die Konsistenzprobleme jedoch wie die Fehler molkeniässig und grießig, treten verstärkt hervor. Diese lassen sich auch nicht durch die vorgenommene KiIchvorbehandlung umgehen. Zusätzlich ist der Milchsäuerungsvorgang des Quarkbruches bei der Ultrafiltration starken Schwankungen unterworfen, so daß starke -рН-7/ert-Schwankungen und damit QualitätsSchwankungen der ^rodukte auftreten»

Die Verfahren zur Verbesserung der Konsistenz von Frischkäse durch Ultraschallbehandlung führen zwar zu einer Strukturverbesserung, jedoch steht der technische, technologische und ökonomische Aufwand in keinen Verhältnis zu den erreichten Verbesserungen.

Konsistenzverbesserungen von Frischkäse sollen auch durch zweimalige Pasteurisation und Homogenisation unter Zusatz von Stabilisatoren erreicht werden. Auch in diesem Fall ist der technische und ökonomischen Aufwand unverhältnismäßg hoch· Zusätzlich müssen Stabilisatoren verwendet werden und die Molkenproteine werden nicht mitverwertet.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, Frischkäseerzeugnisse durch Ultrafiltration so herzustellen, daß die Milchinhaltsstoffe Eiweiß und Fett nahezu vollständig ausgenutzt werden bei gleichzeitiger Verbesserung der Effektivität der Ultrafiltrationsanlagen und Erhöhung der Qualität des Frischkäseerzeugnisses.

Darlegung des ',Vesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zurrunde, durch Veränderung der verfahrenstechnischen Parameter der Ultrafiltration die physiko-cheinischen Eigenschaften des Frischkäseerzeugnisses so zu beeinflussen, daß die Eilchinhaltsstoffe Eiweiß und Fett bei der Ultrafiltration nahezu vollständig in das Frischkäseerzeugnis übergehen, wobei eine Verbesserung der Leistungsfähigkeit der Ultrafiltrationsanlage durch eine höhere FiI-tratstromdichte der 'embranen erzielt und eine sahnige, cremige Konsistenz des Frischkäseerzeugnisses erreicht wird.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die Konzentrierung des Frischkäsebruches während des Ultrafiltration-

prozessea in der 1· Prozeßstufe bis zu einem Gehalt an fettfreier Trockenmasse von 8 bis 10 % und einer Grenzviskosität

—3 ? von 4,5 ^β 10 ITsm bei einer Strömungsgeschwindigkeit von 1,5 bis 2,0 m/s bei einem Betriebsdruck von 0,30 bis 0,40 MPa, in der 2. Prozeßstufe bis zu einem Gehalt an fettfreier Trockenmasse von 10 bis 14 % und einer Grenzviskosität von 80 · 10 Nsm bei einer Strömungsgeschwindigkeit von 1,0 bis 1,5 m/s und einem Betriebsdruck von 0,40 bis 0,55 MPa und in der Sndprozeßstufe bei einem Gehalt an fettfreier Trockenmasse von mehr als 14 % und einer Grenzviskosität von über

— 3 —2 80 · 10 Nsm bei einer Strömungsgeschwindigkeit von 0,12 bis 0,25 m/s bei einem Betriebsdruck von 0,80 bis 1,2 Oa bei 35 bis 65 ⁰C durchgeführt wird·

Das Verfahren zur Herstellung von pas tosen, с--einigen Frischkäseerzeugnissen unter Anwendung der Ultrafiltration ist so gestaltet, daß die in herkömmlicher V/eise auf den Endsäuregehalt gesäuerte, koagulierte Milch, Buttermilch oder Sahne mittels Ultrafiltration auf den Endtrockenmassegehalt konzentriert wird, wobei die Ultrafiltrations-Prozeßparameter Strömungsgeschwindigkeit und Betriebsdruck in Abhängigkeit vom Trockenmassegehalt und der Viskosität des Frischkäseerzeugnisses bzw· seiner Vorstufe so angepaßt werden, daß beim jeweiligen Verfahrenspunkt optimale Prozeßparameter für die Leistungsfähigkeit der Ultrafiltrationsanlage und die Konsistenz des erhaltenen Frischkäses erreicht werden·

So werden während des Ultrafiltrationsprozesses die zu bearbeitenden Produkte in Abhängigkeit vom fettfreien Trockenmassegehalt von 7 bis 22 % und der Viskosität von 1,5 ·Λ0 bis 9 Ksm mit Strömungsgeschwindigkeiten von 0,12 bis 2,0 m/s und Betriebsdrücken von 0,3 bis 1,2 MPa behandelt·

Ss hat sich überraschenderweise als zweckmäßig erwiesen, mit

— 3 —2 steigender Viskosität ab 80 · 10 llsm des Produktes die Strömungsgeschwindigkeit in der Ultrafiltrationsanlage extrem

ZLtCH 8

zu senken und den Betriebsdruck zu erhöhen, um Produkte mit glatter, geschmeidiger, pastöaer, cremiger Konsistenz zu erzielen, ohne die Leistungsfähigkeit der Ultrafiltrationsanlage, das heißt die Piltratstromdichte für das zu behandelnde Produkt wesentlich zu beeinträchtigen. So werden bis zum Erreichen eines Trockenmassegehaltes von S bis 10 % fettfreier Trockenmasse, das entspricht bei fettarmen Produkten

—3 —2

einer Viskosität von fr 4,5 · 10 Nsm , Strömungsgeschwindigkeiten von vorzugsweise 1,5 bis 2,0 m/s angewendet. Der Betriebsdruck unter diesen Bedingungen wird mit 0,3 bis 0,40 MPa relativ niedrig gewählt. Die Arbeitstemperatur.en bei der Ultrafiltration betragen 32 bis 62 ⁰C, wobei mit steigendem Fettgehalt der Erzeugnisse auch höhere Arbeitstemperaturen gewählt werden.

In diesem Bereich geringen Trockenmassegehaltes erfolgt auf

-3 -2 Grund der noch geringen Viskosität von "=^4,5 · 10 Nam bei der vorliegenden Strömungsgeschwindigkeit von 1,5 bis 2,0 m/s durch die geringen Wandschubspannungen t_w <: 1,5 kg/ms noch keine irreversible Beeinträchtigung der rheologischen Eigenschaften und des strukturviskosen Verhaltens der Sauermilchprodukte. Die Piltratstromdichte der Ultrafiltrationsanlage weist unter diesen Bedingungen den Optiinalwert auf, da die Konzentrationspolarisation über den Membranen völlig abgebaut wird.

Bei Portführung der Konzentrierung über diese Viskositätsgrenze hinaus kommt es bei gleichbleibenden Strömungs- und Druckverhältnissen in der Ultrafiltrationsanlage zu wesentlich höheren Schub- und Scherkräften, die ",Vandsc hub spannung kann 7/erte von 10 kg/ms übersteigen und damit zu einer Zerstörung der micellaren Strukturen des Eiweißes und zu einer Beeinträchtigung der rheologischen Eigenschaften des Produktes

— ^ —2

führen. Bis zu einem Viskositätswert von 80 ^β 10 'ITsm das entspricht einem Trockenmassegehalt an fettfreier Trockenmasse von 10 bis 13 %, wird deshalb die Strömungsgeschwindigkeit auf 1,0 bis 1,5 m/s gesenkt und gleichzeitig der Betriebs-

druck auf 0,40 bis 0,55 MPa gesteigert· Hierdurch werden die Schub- und Scherkräfte auf einen Wert gesenkt, der zu keiner negativen Beeinträchtigung der rheologischen Eigenschaften des Produktes führt. Die Ultrafiltrations-Prozeßparameter gestatten jedoch noch einen nahezu vollständigen Abbau der Konzentrationspolarisation über den Membranen und damit eine nahezu optimale Filtratstromdichte und Leistungsfähigkeit der Ultrafiltrationsanlage.

Bei Fortführung der Konzentrierung über diese Viskositätsgrenze hinaus bei den genannten Strömungs- und Druckbedingungen kommt es durch die extremen, exponentiell ansteigenden Schub- und Scherkräfte - die Wandschubspannung kann auf Werte von I_v, ^* 100 kg/ms ansteigen - zu einer irreversiblen Zerstörung der micellaren Netzstrukturen der Proteine und der Eiweißkomplexe und -konglomerate und damit zu einer Schädigung und irreversiblen Beeinträchtigung der rheologischen Eigenschaften der Frischkäseprodukte. Die Struktur der Erzeugnisse ist dann, wie in der Literatur oft beschrieben, stark molkenlässig und suppig. Um diesen irreversiblen Abbau der Strukturviskosität zu vermeiden und Produkte mit glatter, cremiger Konsistenz zu gewinnen, erfolgt die weitere Ultrafiltration der Medien bis zu der gewünschten Endkonzentration der

— 3 —2 Trockenmasse bei Viskositätswerten > 80 · 10 Sism bei extrem verminderten Strömungsgeschwindigkeiten und erhöhten Betriebsdrücken in der Ultrafiltrationsanlage. Die Strömungsgeschwindigkeit liegt vorzugsweise im Bereich von 0,12 bis 0,25 m/s, während der Betriebsdruck auf 0,8 bis 1,2 MPa erhöht wird.

Üblicherweise geht mit der Verringerung der Strömungsgeschwindigkeit auch eine Erniedrigung des Betriebsdruckes einher. Durch diese Kombination der extrem erniedrigten Strömungsgeschwindigkeit und dem extrem ansteigenden Betriebsdruck wird erreicht, daß die während der Ultrafiltration auftretenden Schub- und Scherkräfte so vermindert werden, daß das strukturviskose Verhalten der Kilcherzeugnisse vollständig erhalten bleibt und unter diesen Bedingungen Frischkäseerzeugnisse mit

?ί

einer glatten, cremigen Konsistenz bei maximaler Ausnutzung der Kilchinhaltsstoffe Eiweiß und Fett erzielt werden. Zur Erzielung dieser Frischkäseerzeugnisse mit hervorragenden Konsistenzeigenschaften ist es auch nicht erforderlich, die Ausgangsprodukte, wie in der Literatur beschrieben, thermisch extrem zu belasten, um die gewünschten Konsistenzeigenschaften zu erreichen. Die thermische Vorbehandlung der unfermentierten Milch oder Sahne kann bei Temperaturen von 75 bis 85 ⁰C bei Heißhaltezeiten von 0,5 bis 3 min erfolgen.

Bei den bei der Ultrafiltration genannten geringen Strömungsgeschwindigkeiten von 0,12 bis 0,24 m/s erfolgt üblicherweise ein rapider Abfall der Filtratstromdichte durch Deckschichtbildung auf der Membran und die Ausbildung der Konzentrationspolarisation, die bei der Ultrafiltration von L-ilch bald zu einem völligen Erliegen der Leistung führen.

Das in den ersten beiden Stufen des Ultrafiltrationsprozesses ausgebildete Strukturverhalten des Frischkäseproduktes, das sich durch eine globuläre, micallare Netzstruktur der Proteine auszeichnet, gestattet auch unter den genannten Strömungs- und Druckbedingungen eine Ultrafiltration mit nur geringer Deckschichtbildung und danit einer hohen Filtratstrondichte. Die Zerstörung der gebildeten, globulären nicellaren Strukturen des Frischkäseproduktes, zum Beispiel durch zu hohe Schub- und Scherkräfte oder Temperaturen, führt zur Ausbildung von fibrillären Proteinstrukturen, die zu einem rapiden Abfall der Filtratstromdichte und zu den genannten Konsistenz- und Gefügefehlern, wie molkenlässig, pappig führen.

Die Einhaltung aller genannten Prozeßparameter ist für das Erzielen hoher FiItratstromdichten und einer cremigen Konsistenz von entscheidender Bedeutung. Aber auch die Eigenschaften des gesäuerten Ausgangsproduktes beeinflussen die Qualität des Frischkäseproduktes und die Filtratstromdichte der Ultrafiltrationsmembranen. Die Säuerung der Ausgangsmilch oder -sahne muß soweit erfolgt sein, daß sich die globuläre, micellare

Proteinstruktur herausbildet. Bine nicht gesäuerte oder nur ansaure Milch ist nicht geeignet; der pH-Wert der Ausgangsmilch sollte von pH 4,25 bis 4,35 nicht wesentlich abweichen und der Bruch soll eine glatte Konsistenz aufweisen· Die Ausbildung des Bruches kann positiv beeinflußt werden, indem ein Teil des in der ersten Ultrafiltrations-Verfahrensstufe abgetrennten Filtrates in den Ausgangsbruch zurückgeführt wird, bis dieser die gewünschten Eigenschaften aufweist. Durch die zugeführte natürliche Milchsäure wird das Säuerungsverhalten verbessert. Eine Übersäuerung des Bruches tritt durch diese "Säureregulierung" nicht ein, da überschüssige Säure in der 2. und 3. Ultrafiltrationsprozeßstufe wieder entfernt wird. Auf diese V/eise kann durch die Säureregulierung eine gleichbleibende Konsistenz des Frischkäseproduktes und konstante Filtratstromdichte der Membranen gewährleistet werden.

Ausführungsbeispiele

Das erfindungsgemäße Verfahren wird nachstehend an drei Beispielen erläutert.

Beispiel 1

10 000 1 Milch werden separiert und bei 85 C 5 min pasteurisiert und auf Inkubationstemperatur von 25 bis 27 C gekühlt. Die Dicklegung der Milch erfolgt 16 h mit einem Zusatz von 60 1 Kultur und 10 ml Ostra-Lab 1 : 20 000. Nach Erreichen des pH-^vvertes von 4,3 bis 4,4 wird der Bruch kräftig durchgerührt. Der Käsebruch wird über ein Vorlaufgefäß der ersten Ultrafiltrationsprozeßstufe zugeführt, die in drei Ultrafiltrationstrenneinheiten realisiert wird. In den Trenneinheiten wird bei einer Überströmung von 35 m h~ und einer Strömungskanal-

höhe von 0,7 mm eine Strömungsgeschwindigkeit von 1,7 ms realisiert. Während der Zirkulation des Bruches durch die drei Trenneinheiten steigt der Trockenmassegehalt auf 9,7 % und die

Viskosität von 1,8 · 10"" ^ auf 4,2 · 10~%sm~² an. Der Betriebsdruck in der Ultrafiltrationsanlage beträgt 0,32 bis 0,38 LiPa. Der Quarkbruch tritt nach dem Durchströmen der dritten Trenneinheit in die zwei Ultrafiltrationstrenneinheiten der zweiten Prozeßstufe. Diese beiden Trenneinheiten zeichnen sich durch eine Überströmung von 35 nrh bei einer Kanalhöhe von 1,3 mm aus. Es wird eine Überströmungsgeschwindigkeit von 1,2 ms" realisiert. Der Betriebsdruck wird auf 0,52 und 0,54 MPa eingestellt· Beim Durchströmen des Bruches durch die zwei Trenneinheiten steigt der Trockenmassegehalt auf 13,0 % an, die Viskosität der Lösung erhöht sich von 4,2 · ΊΟ ^J auf 76,4 · 10 Nsm . Nach Erreichen dieser Werte tritt das Produkt in die Sndprozeßstufe, die ebenfalls aus zwei Trenneinheiten besteht, ein. In ihr erfolgt die Konzentrierung auf den Bndtrockenmassegehalt von 18,2 % mit einer Viskosität von 7,54 Nsm . Diese Werte werden bei einem Druck von 0,82 und 1,05 MPa bei Überströmgeschwindigkeiten von 0,14 und 0,18 ms~ bei einer Kanalhöhe von 3,0 mm und einem Überströmvolumen von 8 000 lh erreicht. Die erzielte PiI-

— 1 —2

tratstromdichte beträgt in der ersten Prozeßstufe 52,2 lh m , 44,1 lh""¹m"² in dar zweiten Stufe und 38,4 IhT¹In""² in der Sndkonzentrierungsstufe. Die Arbeitstemperatur bei der Ultrafiltration beträgt 24 bis 36 ⁰C.

Der erhaltene LIagerquark weist eine glatte cremige Konsistenz auf, die durch das Abkühlen auf 6 ⁰C stabilisiert wird. Aus 10 000 1 Milch wurden 2 325 kg Quark gewonnen. Das entspricht einem Milchverbrauch von 4,2 1 je kg Quark. Im Vergleich dazu werden bei der herkömmlichen Technologie 5,4 1 Milch je Ig Quark benötigt.

Beispiel 2

10 000 1 Buttermilch mit einem Trockenmassegehalt von 7,5 % und einem Fettgehalt von 0,2 % mit einer Viskosität von -3 —2

1,7 · 10 <№sm wird einem dreistufigen Ultrafiltrationsprozeß mit Ultrafiltrationsmembranen mit einem cut-off V/ert

von 20 000 unterworfen_e Die erste Ultrafiltrationsstufe wird in zwei Trenneinheiten realisiert, die eine Überströmung von 35 nrh bei einer Strömungskanalhöhe von 0,7 mm aufweisen· Damit wird in der Trennainheit eine Strömungsgeschwindigkeit von 1,7 ms" erreicht, Während der Zirkulation des Bruches durch die Trenneinheiten steigt der Trockenmassegehalt auf 9,8 % und die Viskosität auf

—3 —2

4,4 · 10 Nsm an. Der Betriebsdruck der beiden Trenneinheiten beträgt 0,34 und 0,38 MPaβ Der Buttermilchbruch wird von der zweiten Trenneinheit in die erste Trenneinheit der zweiten Prozeßstufe gedrückt. Die zweite Prozeßstufe besteht gleichfalls aus zwei Trenneinheiten. Diese Trenneinheiten weisen eine Kanalhöhe von 1,3 mm auf, wodurch bei einer Über-

•3 —1

strömung von 35 nrh eine Strömungsgeschwindigkeit von 1,2 ms" in der Trenneinheit realisiert wird. Der Betriebsdruck wird auf 0,52 und 0,55 MPa eingestellt. Während des Durchströmens der Trenneinheiten steigt der Trockenmassegehalt von 9,8 % auf 13,8 % an, die Viskosität der Lösung erhöht sich auf 78,0 . 10 ^J Nsm . Die dritte Prozeßstufe, die Endkonzentrierungsstufe, besteht gleichfalls aus z?;ei Trenneinheiten. Sie weisen eine Kanalhöhe von 3,0 mm auf, bei der bei einer Überströmung von 8 m h" eine Strömungsgeschwindigkeit von 0,18 und 0,22 ms erzielt wird. Der Betriebsdruck wird auf Werte von 0,85 und 0,95 MPa eingestellte Es wird ein Buttermilchquark mit einer glatten, dremigen Konsistenz, der einen Trockenmassegehalt von 18,6 und eine Viskosität von

_,ρ 3,27 Hsm aufweist, hergestellt. Die Filtratstromdichten

1 1 ?

betrugen 48,4 lh in der ersten Stufe, 44,6 lh m in der

— 1 —2

zweiten Stufe und 41,4 lh m in der Sndkonzentrierungsstufe. Aus den 10 000 1 Buttermilch wurden 2 350 kg Buttermilchquark hergestellt. Damit beträgt der Verbrauch an Buttermilch pro Ig Quark 4,05 1· Im Vergleich dazu ist nach der herkömmlichen Buttermilchquarktechnologie ein Verbrauch von 6 bis 7 l/kg erforderlich.

Beispiel 3

10 000 1 Vollmilch mit einem Fettgehalt von 2,5 % und einer

-3 -2 Viskosität von 1,8 · 10 Usm wird wie in Beispiel 1 mit Kultur und Lab dickgelegt und der im Beispiel 1 aufgeführten Ultrafiltrationsanlage zugeführt und einem dreistufigen Ultrafiltrationsprozeß unterzogen. Die Strömungsgeschwindigkeiten und Betriebs-drücke werden wie im Beispiel 1 eingestellt.

In der ersten Prozeßstufe wird eine Viskosität von 4,0 . 10 Nsm"² und eine Filtratstromdichte von 38,6 lh" m bei 32 ⁰C erreicht. Die Viskosität steigt in der zweiten Prozeßstufe

auf 71 · 10~%sm""² an, die Piltratstromdichte sinkt auf

— 1 —?

34,6 lh m . In der Endkonzentrierungsstufe steigt die Viskosität auf 2,91 Nsm , die Piltratstromdichte beträgt 32,8

1 ?

lh m β Das Endprodukt weist einen Gehalt an fettfreier Trockenmasse von 21,5 % und einen Fettgehalt von 11,9 % auf. Die Konsistenz des erhaltenen Frischkäses ist sahnig-cremig.

Claims

Patentans-pruch

1. Verfahren zur Herstellung von Frischkäseerzeugnissen aus auf den Bndsäuregehalt gesäuerter, koagulierter Milch, Buttermilch oder Sahne mittels Ultrafiltration, dadurch gekennzeichnet, daß die Konzentrierung des Frischkäsebruches während des Ultrafiltrationsprozesses in der 1. Prozeßstufe bis zu einem Gehalt an fettfreier Trockenmasse von 8 bis 10 %

—3 —2 und einer Grenzviskosität von 4,5 · 10 ITsm bei einer Strömungsgeschwindigkeit von 1,5 bis 2,0 ms" und einem Betriebsdruck von 0,30 bis 0,40 KPa, in der 2. Prozeßstufe bis zu einem ^ehalt an fettfreier Trockenmasse von 10 bis 14 % und einer Grenzviskosität von 80 · 10 Nam bei einer Strömungsgeschwindigkeit von 1,0 bis 1,5 ms und einem Betriebsdruck von 0,40 bis 0,55 MPa und in der Endprozeßstufe bei einem Gehalt an fettfreier Trockenmasse von mehr als 14 % und einer Grenzviskosität

-3 -2
von über 80 · 10 Usm bei einer Strömungsgeschwindigkeit von 0,12 bis 0,25 ms bei einem Betriebsdruck von 0,80 bis 1,20 1!Pa bei 35 bis 65°C durchgeführt wird.