DD268618B1

DD268618B1 - Verfahren zur herstellung von frischkaeseerzeugnissen

Info

Publication number: DD268618B1
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: 1991-01-03
Also published as: DD268618A1

Description

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Die Anwendung der Ultrafiltration zur Herstellung von verschiedenen Milchprodukten wie Weichkäse, nichtreifender 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 etwa 20 bis 25% durch die Mitverwertung der in der Milch enthaltener· Molkenproteine, die gegenwärtig als lösl'che Proteinfraktion in die Molke übergehen und damit für die Käseherstellung nicht genutzt werden.

Für die Herstellung von verschiedenen Weichkäsesorten, einiger nichtreifender Käsesorten, die Herstellung von Sauermilchgetränken 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, cremigen Konsistenz ist bis heute technisch und technologisch nicht gelöst. Bei der Frischkäsehorstellung durch Ultrafiltration werden zwar die erwarteten hohen Ausbeutesteigerungen von etwa 25% erreicht, die Qualität des Käses ist jedoch nicht zufriedenstellend. Nach dem von MAU8OIS entwickelten Verfahrensprinzip werden die Milch· und Molkenproteine gemeinsam bei einem pH-Wert 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 Käsep.rodukt 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 Verbrau-hererwartungen, so werden Geschmacksfehler wie pappig, leimig und bitter genannt (GÜNGERICH, north europ. daiiy J., Vanloese 47 [1981J 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 GALLIMANN, north europ. dairy J., Vanloese 47 [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-Wert 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, WALENTA und KESSLER; Dt. Molkerei-Ztg., München 105 [1984] 12, S.356). Noch auftretende Konsistenzfehler wie grießig und molkelässig, sollten durch Temperaturvorbehandlung der eingesetzten Käsereimilch verhindert werden. Für die Käsereimilch wurden „Temperierungen" von 5 bis 15min bei 90 bis 95⁰C vorgeschlagen. Unter diesen Bedingungen tritt eine Denaturierung der Molkenproteine ein, die wiederum zu Gefügefehlern wie grießig und molkelässig 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 End-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 Molkelässigkeit»... '! nach DE-OS 1909199 eine Behandlung von Frischkäse oder Sauermilch mittels Ultraschall vorgeschlagen. Die Behandlung der Milch oder des Frischkäses erfolgt kontinuierlich oder diskontinuierlich bei Frequenzen von 16 bis 1000 kHz, bei Temperaturen von 0,5 bis 4O⁰C,

insbesondere bei Zimmertemperatur. Zur Verhinderung geschmacklich negativer Beeinträchtigungen wird die Ultraschallbehandlung von fettreichen Produkten vorzugsweise in einer Inertgas-Atmosphäre durchgeführt. Du :h die vorgenommene Ultraschallbehandlung wird eine Senkung der Molkelässigkeit des FrischkSses um max. 50% erreicht. Das in der DE-OS 1909199 vorgeschlagene Verfahren zur Verringerung der Molkelässigkeit durch Ultraschallbehandlung verringert zwar die Molkelässigkeit 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 ist die technische Anwendung des Verfahrens bisher nicht erfolgt.

Ein Verfahren zur Herstellung von streichfähigen Rahmfrischkäseprodukten mit weichem Gefüge wird auch in der DE-OS 3030028 beschrieben. Danach wird eine Mischung von Milchfett mit 42% Fett und eingedickter Magermilch mit 30% Trockenmasse hergestellt und bei 76,7⁰C 17s pasteurisiert. Die erhaltene Mischung wird auf Raumtemperatur abgekühlt und in einem Inkuhationstank mit Rahm-Frischkäse-Starterkultur gesäuert. Die Säuerung erfolgt 8 bis 13 h, bis ein pH-Wert von 4,5 bis 5,1 erreicht i st. Nach Beendigung der Fermentation wird die gebildete fermentierte Rahm-Frischkäsezubereitung mittels Rühreinrichtung zerkleinert, dann nochmals auf 73,9 bis 76,7⁰C erhitzt, um die Einarbeitung von Salz und Stabilisatoren wie Johannisbrotkernmehl zu erleichtern. Anschließend erfolgt ein 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 mindestens30% 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 Zusetz von Fremdstoffen, wie Stabilisatoren in Milchprodukten unerwünscht, bei diesem Verfahren jedoch unumgänglich.

Die bisher angewendeten Vorfahren 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-Wert von 6,2 bis 6,4 auf den Endtrockenmassegehalt und anschließende fermentative Säuerung des Milchkonzentrates zu Aus^eutesteigerungen 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 dem 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 molkelässig auf. Bei der Säuerung der Milch auf den End-pH-Wert des Frischkäseproduktes und die anschließende Ultrafiltration dieses Quarkbruches werden zwar die Geschmacksfehler durch weitgehende Ca-Ionen-Entfernung beseitigt, die Konsistenzprobleme jedoch wie die Fehler molkelässig und grießig, treten verstärkt hervor. Diese lassen sich auch nicht durch die vorgenommene Milchvorbehandlung umgehen. Zusätzlich ist der Milchsäuerungsvorgang des Quarkbiuches bei der Ultrafiltration starken Schwankungen unterworfen, so daß starke pH-Wert-Schwankungen und damit Qualitätsschwankungen der Produkte 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 keinem 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 ökonomische Aufwand unverhältnismäßig 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 Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, durch Veränderung der verfahrenstechnischen Parameter der Ultrafiltration die physiko-chemischen Eigenschaften des Frischkäseerzeugnisses so zu beeinflussen, daß die Milchinhaltsstoffe Eiweiß und Fett bei der Ultrafiltration nahezu vollständig in das Frischkäseerzeugnis übergehen, wobei eine Verbesserung der Leistungsfähigkeit der Ultrafiltrationsanlage durch eine höhere Filtratstromdichto der Membranen erzielt und eine sahnige, cremige Konsistenz des Frischkäseerzeugnisses erreicht wird.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die Konzentrierung des Frischkäsebruches während des Ultrafiltrationsprozesses in der 1 .Prozeßstufe bis zu einem Gehalt an fettfreier Trockenmasse von 8 bis 10% und einer Grenzviskosität von 4,5 10~³Nsm~² bei einer Strömungsgeschwindigkeit von 1,5 bis 2,0 m/s bei einem Betriebsdruck von 0,30 bis 0,40MPa, in der 2. Prozeßstufe bis zu einem Gehalt an fettfreier Trockenmasse von 10 bis 14% und einer Grenzviskosität von 80 10"³Nsm"² bei einer Strömungsgeschwindigkeit von 1,0 bis 1,5m/s und einem Betriebsdruck von 0,40 bis 0,55MPa und in der v'ndprozeßstufe bei einem Gehalt an fettfreier Trockenmasse von mehr als 14% und einer Grenzviskosität von über 80 · 0~³Nsm~² bei einer Strömungsgeschwindigkeit von 0,12 bis 0,25 m/s bei einem Getriebsdruck von 0,80 bis 1,2MPa dur !geführt wird.

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Dae Verfahren zur Herstellung von pastösen, cremigen Frischkäseerzc jgnissen unter Anwendung der Ultrafiltration ist so gestellt, daß die In herkömmlicher Weite auf den EndeSuregehalt gesäuerte, koag-Jlierte Milch, Buttermilch oder Sahne mittels Ultrafiltration auf den Endtrockenmaseegehart konzentriert wird, wobei din Ultrafiltrations-Prozeßparamuter Strömungsgeschwindigkeit und Betriebsdruck in Abhängigkeit vom Trockenmassogehalt 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 fettfreion Trockenmassegehalt von 7 bis 22 % und der Viskosität von 1,5 · 10"³ bis 9 Nsm~* mit Strömungsgeschwindigkeiten von 0,12 bis 2,0m/s und Betriebsdrücken von 0,3 bis 1,2MPa behandelt.

Es hat sich überraschenderweise als zweckmäßig erwieson, mit steigender Viskosität ab 80 10^-3 Nsm~² des Produktes die Strömungsgeschwindigkeit in der Ultrafiltrationsanlage extrem zu senken und den Betriebsdruck zu erhöhen, um Produkte mit glatter, geschmeidiger, pastöser, cremiger Konsistenz zu erzielen, ohne die Leistungsfähigkeit der Ultrafiltrationsanlage, das heißt die Filtratstromdichte für das zu behandelnde Produkt wesentlich zu beeinträchtigen. So werden bis zum Erreichen eines Trockenmassegehaltes von 8 bis 10% fettfreier Trockenmasse, das entspricht bei fettarmen Produkten einer Viskosität von s 4,5 10~³ NsrrT², Strömungsgeschwindigkeiten von vorzugsweise 1,5 bis 2,0 m/s angewendet. Der Betriebsdruck unter diesen Bedingungen wird mit 0,3 bis 0,40MPa relativ niedrig gewählt. Die Arbeitstemperaturen bei der Ultrafiltration betragen 32 bis 62⁰C, wobei mit steigendem Fettgehalt der Erzeugnisse auch höhere Arbeitstemperaturen gewählt werden. In diesem Bereich geringen Trockenmassegehaltes erfolgt auf Grund der noch geringen Viskosität <4,5 · 10^-3 Nsm~² bei der vorliegenden Strömungsgeschwindigkeit von 1,5 bis 2,0m/s durch d«e geringen Wandschubspannungen t_w < 1,5 kg/ms² noch keine irreversible Beeinträchtigung der rheologischen Eigenschaften und des strukturviskosen Verhaltens der Sauermilchprodukte. Die Filtratstromdichte der Ultrafiltrationsanlage weist untor diesen Bedingungen den Optimalwert auf, da die Konzentrationspolarisation über den Membranen völlig abgebaut wird.

Bei Fortführung der Konzentrierung über diese Viskositätsgrenze hinaus kommt es bei gleichbleibenden Strömungs- und Druckverhäitnissen in der Ultrafiltrationsanlage zu wesentlich höheren Schub- und Scherkräften, die Wandschubspannungen können Werte von 10kg/ms,² übersteigen und damit zu einer Zerstörung der micellaren Strukturen des Eiweißes und zu einer Beeinträchtigung der rheologischen Eigenschaften des Produktes führen. Bis zu einem Viskositätswert von 80 · 10~³Nsm~², 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 Betriebsdruck 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'. /andschubspannung kann auf Werte von t_w > 100 kg/ms³ 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 molkelässig 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 einer gewünschten Endkonzentration der Trockenmasse bei Viskositätswerten >80 10~³Nsm~² bei extrem verminderten Strömungsgeschwindigkeiten und erhöhten Betriebsdrücken in der Ultrafiltrationsanlage. i)ie Strömungsgeschwindigkeit liegt vorzugsweise im Bereich von 0,12 bis 0,25m/s, während der Betriebsdruck auf 0,8 bis 1,2MPa 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 Milcherzeugnisse vollständig erhalten bleibt und unter diesen Bedingungen Frischkäseerzeugnisse mit einer glatten, cremigen Konsistenz bei maximaler Ausnutzung der Milchinhaltsstoffe Eiweiß und Fett erzielt werden. Zur Erzielung dieser Frischkäseerzeugnisse mit hervorragenden Konsistenzeigonschaften 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 85⁰C bei Heißhaltezeiten von 0,5 bis 3 min erfolgen.

Bei den bei der Ultrafiltration genannten geringen Strömungsgeschwindigkeiten von 0,12 bis 0,24m/s erfolgt üblicherweise ein rapider Abfall der Filtratstromdichte durch Deckschichtbildung auf der Membran und die Ausbildung der Konzentrationspolarisation, die bei der Ultrafiltration von Milch 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, micellare Netzstruktur der Proteine auszeichnet, gestattet auch uiiter den genannten Strömungs- und Druckbedingungen eine Ultrafiltration mit nur geringer Deckschichtbildung und damit einer hohen Filtratstromdichte. Die Zerstörung der gebildeten, globulären micellaren 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 molkelässig, pappig führen. Die Einhaltung aller genannten Prozeßparameter ist für das Erzielen hoher Filtratstromdichten 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 erfolgen, daß sich die globuläre, micellare Proteinstruktur herausgebildet. Eine 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 dine glatte Konsistenz aufweisen. Die Ausbildung des Bruches kann positiv beeinflußt werden, indem ein Teil des in der ersten Ultrafiltrations-Venahrensstufe abgetrennten Filtrates in den Ausgangsbruch zurückgeführt wird, bis dieser die gewünschten Eigenschaften aufweist. Durch die zugeführte natürliche Milchsäure wird das Säuerungsverhalten verbessert. Eine

Übersäurerung des Bruches tritt durch diese .Säureregulierung" nicht ein, da überschüssige Säure in der 2. und

3. Ultrafiitrationsprozeßstufe wieder entfernt wird. Auf diese Weise kann durch die Säureregulierung eine gleichbleibende

Konsistenz des Frischkäseproduktes und konstante Filtratstromdichte der Membranen gewährlsistet werden. Ausführungsbeispiele Das erfindungsgemäße Verfahren wird nachstehend an vier Beispielen erläutert. Beispiel 1

100001 Milch werden separiert und bei 85⁰C 5 min pasteurisiert und auf Inkubationstemperatur von 25 bis 27⁰C gekühlt. Die Dicklegung der Milch erfolgt 16h mit einem Zusatz von 6OI Kultur und 10ml Ostra-Lab 1:20000. Nach Erreichen des pH-Wertes von 4,3 bis 4,4 wird der Bruch kräftig durchgerührt. Der Käsebruch wird über ein Vorlaufgefäß der orsten Ultrafijtrationsprozeßstufe zugeführt, die in drei Ultrafiltratlonstrenneinheiten realisiert wird. In den Trenneinheiten wird bei einer Überströmung vn 35 m'h"¹ und einer Strömungskanalhöhe von 0,7 mm eine Strömungsgeschwindigkeit von 1,7 ms'¹ realisiert. Während der Zirkulation des Bruches durch die drei Trenneinheiten steigt der Trockenmassegehalt auf 9,7% und die Viskosität von 1,8 10~³ auf 4,2 · 10~³Nsm~² an. Der Betriebsdruck in der Ultrafiltrationsanlage beträgt 0,32 bis 0,38MPa. 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 m³h"' bei einer Kanalhöhe von 1,3 mm aus. Es wird eine Überströmungsgeschwindigkeit von 1,2 ms"¹ realisiert. Der Betriebsdruck wird auf 0,52 bis 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 · 10^-3 auf 76,4 · 10~³ Nsm~². Nach Erreichen dieser Werte tritt das Produkt in die Endprozeßstufe, die ebenfalls aus zwei Trenneinheiten besteht, ein. In ihr erfolgt die Konzentrierung auf den Endtrockenmassegehalt von 18,2% mit einer Viskosität von 7,54 Nsm"². Diese Werte werden bei einem Druck von 0,82 und 1.05 MPa beiÜberströmungsgeschwindigkeiten von 0,14 und 0,18 ms'¹ bei einer Kanalhöhe von 3,0 mm und einem Überströmvolumen von 8000Ih"¹ erreicht. Die erzielte Filtrationsstromdichte beträgt in der ersten Prozeßstufe 52,2lh~^lm~²,44,1 HT¹IrT² in der zweiten Stufe und 38,4IrT¹ITT² in der Endkonzentrierungsstufe. Die Arbeitstemperatur bei der Ultrafiltration beträgt 24 bis 36°C. Der erhaltene Magerquark weist eine glatte cremige Konsistenz auf, die durch das Abkühlen auf 6°C stabilisiert wird. Aus 100001 Milch wurden 2325kg Quark gewonnen. Das entspricht einem Milchverbrauch von 4,21 je kg Quark. Im Vergleich dazu werden bei der herkömmlichen Technologie 5,41 Milch je kg Quark benötigt.

Beispiel 2

100001 Buttermilch mit einem Trockenmassegehalt von 7,5% und einem Fettgehalt von 0,2 % mit einer Viskosität von 1,7 · 10"³Nsm"² wird einem dreistufigen Ultrafiltrationsprozeß mit Ultrafiltrationsmembranen mit einem Cut-off-Wert von 20000 unterworfen. Die erste Ultrafiltrationsstufe wird In zwei Trenneinheiten realisiert, die eine Überströmung von 35m³rr' bei einer Strömungskanalhöhe von 0,7mm aufweisen. Damit wird in der Trenneinheit eine Strömungsgeschwindigkeit von 1,7 ms"¹ erreicht. Während der Zirkulation des Bruches durch die Trenneinheiten steigt der Trockenmassegehalt auf 9,8% und die Viskosität auf 4,4 10~³NsrrT² an. Der Betriebsdruck bei den Trenneinheiten beträgt 0,34 und 0,38MPa. 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 Überströmung vo'i 35m³h"¹ eine Strömungsgeschwindigkeit van 1,2 ms"' in der Trenneinheit realisiert wird. Der Betriebsdruck wird auf 0,52 und 0,55MPa 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 · 10~³ Nsm'². Die dritte Prozeßstufe, die Endkonzentrierungsstufe, besteht gleichfalls aus zwei Trenneinheiten. Sie weisen eine Kanalhöhe von 3,0mm auf, bei der bei oiner Überströmung von err^h"¹ eine Strömungsgeschwindigkeit von 0,18 und 0,22 ms"¹ erziehlt wird. Der Betriebsdruck wird auf Werte von 0,85 und 0,95 MPa eingestellt. Es wird ein Buttermilchquark mit einer glatten, cremigen Konsistenz, der einen Trockenmassegehalt von 18,6 und eine Viskosität von 3,27 Nsm"² aufweist, hergestellt. Die Filtratstromdichten betrugen 48,4 lh"¹ in der ersten Stufe, 44,61IT¹ItT² in der zweiten Stufe und41,4lh"'m"² in der Endkonzentrationsstufe. Aus den 100001 Buttermilch wurden 2350kg Buttermilchquark hergestellt. Damit beträgt der Verbrauch an Buttermilch pro kg Quark4,051. Im Vergleich dazu ist nach der herkömmlichen Buttermilchquarktechnologie ein Verbrauch von 6 bis 7 l/kg erforderlich.

Beispiel 3

100001 Vollmilch mit einem Fettgehalt von 2,5% und einer Viskosität von 1,8 · 10"³Nsm"² 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 Betriebsdrücke werden wie im Beispiel 1 eingestellt.

In der ersten Prozeßstufe wird eine Viskosität von 4,0 1O"³NsnT² und eine Filtratstromdichte von 38,6lh^-1m"² bei 32°C erreicht. Die Viskosität steigt in der zweiten Prozeßstufe auf 71 · 10"³Nsm"² an, die '-'iltratstromdichte sinkt auf 34,6Ih^-1IrT². In der Endkonzentrationsstufe steigt die Viskosität auf 2,91 Nsm"¹, die Filtratstromdichte beträgt 32,8 IrT'rn"². 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. Beispiel 4

100001 Rahm mit einem Fettgehalt von 10,5% und einer Viskosität von 2,1 10~³Nsm"²wird wie in Beispiel 1 mit Kultur und Labdickgelagt und der in Beispiel 1 aufgeführten Ultrafiltrationsanlage zugeführt und einem dreistufigen Ultrafiltrationsprozeßunterzogen. Die Strömungsgeschwindigkeiten und Betriebsdrücke werden wie in Beispiel 2 eingestellt.

In der ersten Prozeßstufe wird eine Viskosität von 4,5 10"³Nsm"² bei einer fettfreien Trockenmasse von 8,1 % erreicht. Die Viskosität steigt in der zweiten Prozeßstufe auf 79 · 10~³Nsm~² bei einer fettfreien Trockenmasse von 10,2% und in der Endprozeßstufe steigt die Viskosität auf 5,04 Nsm"² bei einer fettfreien Trockenmasse von 22,1 %. Die Filtratstromdichten betrugen in der ersten Stufe 40,2 ΙγΓ'πγΓ²,35,6lh~'m~² in der zweiten Stufe und 28,4 Irr'rrT² in der dritten Prozeßstufe. Die erhaltene Sahnecreme ist, wie der Name sagt, sahnig-cremig.

Claims

Verfahren zur Herstellung von Frischkäseerzeugnissen aus auf den Endsäuregehalt gesäuerter, ^koagulierter Milch, Buttermilch oder Sahne mittels Ultrafiltration bei Temperaturen von 35 bis 65°C, 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% und einer Grenzviskosität von 4,5 · 10~³Nsm~² bei einer Strömungsgeschwindigkeit 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 Grenzviskosität von 80 · 10~³Nsm~²bei einer Strömungsgeschwindigkeit 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 Grenzviskosität von über 80 · 10"³Nsm~² bei einer Strömungsgeschwindigkeit von 0,12 his 0,25 ms"¹ bei einem Betriebsdruck von 0,80 bis 1,20MPa durchgeführt wird.

Anwendungsgebiet der Erfindung

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