DE69122650T2 - Verfahren zur Herstellung von Schweizer Käse - Google Patents
Verfahren zur Herstellung von Schweizer KäseInfo
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Description
- Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist die Herstellung von Schweizer Käse aus einem Retentat (einem Retentionsprodukt) und ganz besonders eines Prozesses zur Herstellung von Schweizer Käse aus Milch, die der Ultrafiltration und Verdampfung unterzogen wurde.
- Schweizer Käse ist eine der Käsesorten, die am schwierigsten herzustellen ist. Bei der Kontrolle der Qualität und Zusammensetzung der Milch, der Propagation und Verwendung der essentiellen bakteriellen Starterkulturen und den Herstellungseinzelheiten handelt es sich um komplizierte Verfahren. Drei Bakterienspezies wurden herkömmlicherweise als Starterkulturen während einer Fermentierungsperiode verwendet: Bei diesen handelt es sich um eine Kokkenkultur und eine Stäbchenkultur und um einen Propionsäure-bildenden Mikroorganismus. Als Kokkenkultur wird gewöhnlich Streptococcus thermophilus verwendet; Lactobacillus bulgaricus oder Lactobacillus lactis werden als die Stäbchenkultur und Propionibacterium shermanii als der Propionsäure-bildende Mikroorganismus verwendet. Ein Muchgerinnungsenzym, wie zum Beispiel Lab wird auch verwendet und in einer Menge dergestalt zugesetzt, daß in circa 30 Minuten ein Käsebruch gebildet wird, der fest genug zum Zerschneiden ist. Die Fermentierung läuft bei einer Temperatur von circa 88ºF (circa 31,1ºC) bis circa 94ºF (circa 34,4ºC) ab. Der Käsebruch wird zerschnitten und für circa 30 Minuten bis zu einer Stunde bearbeitet. Der Käsebruch wird dann über eine Zeitspanne von circa Minuten bis auf eine Kochtemperatur von 120ºF (48,9ºC) bis 125ºF (53,3ºC) erhitzt. Der Käsebruch wird bei der Kochtemperatur für circa 30 Minuten bis zu einer Stunde gerührt. Die Molke wird dann entfernt, und der Käsebruch wird zum Reifen in Blöcke verarbeitet, um Schweizer Käse mit der typischen Lochbildung herzustellen. Die zur Fermentierung, zum Bearbeiten und Kochen erforderliche Gesamtzeit beträgt gewöhnlich weniger als 3 Stunden.
- Die Lactobacillus- und Streptococcus-Starterkulturen produzieren Milchsäure, die beim Abpressen der Molke hilft und zum Zerkleinern des Käsebruchs während der Reifung beiträgt. Die Propionsäure-bildenden Mikroorganismen sind größtenteils verantwortlich für den charakteristischen Geschmack von und die Lochbildung in Schweizer Käse.
- In 'Cheesemaking Practice' [Käseherstellungspraxis] von R. Scott, Applied Science Publishers Ltd., 1981, Seiten 409 und 410 wird gelehrt, daß die Starter-Kultur bei der Herstellung von Gruyère Käse ein Gemisch aus Streptococcos thermophilus und Lactobacillus helveticus (1:2) mit zugefügten Propionsäure-bildenden Bakterien sein kann. Die Herstellung von Schweizer Käse ist durch die Verwendung von Temperaturen während der Fermentierung und Kochtemperaturen nach der Fermentierung von 88ºF bis 94ºF (31,1ºC bis 34,4ºC) bzw. von 120ºF bis 128ºF (48,9ºC bis 53, 3ºC) gekennzeichnet.
- Die Herstellung von Käse und Käseprodukten aus Milch durch die Zubereitung eines Retentates durch Membran-Prozesse, wie zum Beispiel Ultrafiltration und Diafiltration zur Entfernung von Salzen, Lactose und Wasser, wurde in verschiedenen Patenten und Literaturreferenzen gelehrt. Bei einem Beispiel einer derartigen Patentschrift handelt es sich um die Europäische Patentanmeldung Nr. 0174347, worn zur Bereitstellung einer Vorkäsemasse Feuchtigkeit aus dem Retentat verdampft wird. Aus der großen Vielfalt der Methoden und Verfahren, die für die Herstellung von Käse und Käseprodukten aus Retentaten vorgeschlagen wurden, ist es offensichtlich, daß die physikalische Chemie von Milch komplex ist und die Interaktionen zwischen dem Protein, dem Fett, den Salzen und den anderen Milchkomponenten durch die Verwertung des Retentates beeinflußt werden. Es ist auch offensichtlich, daß Methoden und Verfahren, die für die Behandlung eines Retentates vorgeschlagen wurden, bei der Herstellung verschiedener Käsesorten variieren. So beschreiben zum Beispiel einige Verfahren, wie beispielsweise in U.S.-Patent Nr. 4,820,530 beschrieben, die Wünschbarkeit bestimmter Käseherstellungsbedingungen, um die gewünschten Ergebnisse zu erreichen.
- In einem Artikel von P. Ducruet et al., La Technique Laitiere Nr. 957, September 1981, Seiten 13 bis 16, wird ein Verfahren zur Herstellung von halbfestem Käse mit Löchern beschrieben, die mit Hilfe von Propionsäurebildnern erzeugt wurden. Dieser Artikel beschreibt wie ein Gemisch aus pasteurisierter und nichtpasteurisierter Milch der Ultrafiltration unterzogen wird, mit sich anschließender Beimpfung der resultierenden Käsemilch mit gewerblich in einer gefriergetrockneten Form erhältlichen thermophilen Milchsäurebakterien (S. thermophilus - L. helveticus und/oder L. bulgaricus) und mit einer Propionsäurebildenden Kultur. Beim Ultrafiltrationsschritt, der in zwei Stufen durchgeführt wird, wurde eine 7,5fache Konzentration bewirkt; es würde den Anschein haben, daß der Feuchtigkeitsgehalt der resultierenden Käsemilch weniger als 55% gewesen ist. Als nächstes wurde bei 40-45ºC Lab zugesetzt, und die Fermentierung wurde dann über eine Zeitdauer von 12 bis 16 Stunden bei einer Temperatur bewirkt, die konstant über 35ºC lag. Der sich ergebende Käse wurde dann gesalzen und gereift.
- In den Käseherstellungsverfahren auf dem Stand der Technik wird in bezug auf ein Verfahren zur Herstellung von Schweizer Käse aus dem Retentat ohne einen Molkenabtropfschritt nichts gelehrt.
- U.S.-Patent Nr. 4,379,170 an Hettinga et al. beschreibt einen Prozeß zur Käseherstellung, einschließlich Käse mit Schweizer Käsegeschmack, worin die Magermilch aufkonzentriert wird, ein Teil der Magermilch durch Ultrafiltration aufkonzentriert wird und ein Teil der aufkonzentrierten Magermilch fermentiert wird. Die aufkonzentrierte Magermilch, fermentierte aufkonzentrierte Magermilch und Rahm werden in geeigneten Proportionen zusammengemischt, um ein Substrat bereitzustellen, das für die Käseherstellung geeignet ist. Das Substrat wird dann zur Bereitstellung eines Koagulums mit einem Koagulans, wie zum Beispiel Lab zur Reaktion gebracht. Das Koagulum wird zur Bereitstellung von Käsebruch und Molke zerschnitten, und die Molke wird abtropfen lassen. Das Patent von Hettinga et al. lehrt natürlich kein Verfahren zur Herstellung von Schweizer Käse direkt aus einem Retentat ohne die Verwendung eines Molkenabziehschrittes.
- PCT-Anmeldung Nr. W082/01806 beschreibt einen Prozeß, der die Verdampfung von Wasser aus fermentiertem Retentat erlaubt. Der Prozeß schließt vier Schritte ein: 1) Selektive Aufkonzentration von Milch zur Bildung eines Retentats; (2) Erhöhung der Ionenstärke des Retentats durch die Zugabe eines Salzes, wie zum Beispiel Natriumchlorid dergestalt, um es in der Flüssigphase während der Fermentierung aufrechtzuerhalten; (3) Fermentieren des Retentats und (4) Entfernen von Wasser aus dem fermentierten Retentat zur Herstellung einer Käsegrundlage, die im wesentlichen all das Casein und die Molkenproteine enthält, die ursprünglich in der Milch vorlagen.
- Ein Patent an Coulter et al. unter dem Titel 'Cheese Manufacture from Molecular Sieved Milk' [Käseherstellung aus molekulargesiebter Milch], das am 26. Oktober 1976 erteilt wurde, U.S.-Patenturkunde 3,988,481, lehrt die Zubereitung von Käse aus Milch, aus der anhand eines Prozesses die Lactose und das Wasser entfernt wurden, der das Molekularsieben einer standardisierten Milch zur Trennung und Entfernung von Lactose und wasserlöslicher Minerale aus der Milch beinhaltet, um die Milch im wesentlichen zuckerfrei zu machen und Zugabe eines käsebruchbildenden Mittels zum Herstellen von Käsebruch. Der sich ergebende Käsebruch wird der herkömmlichen Bearbeitung ohne wesentliche Synärese zur Herstellung eines Käses unterworfen.
- Ein Patent an Stenne unter dem Titel 'Method for the Manufacture of Cheeses', das am 12. August 1975 erteilt wurde, U.S.-Patenturkunde 3,899,596, beschreibt einen Prozeß für die Herstellung eines Käses, der die Behandlung von Milch durch Ultrafiltration umfaßt, um ein Produkt mit mindestens einem kleinen Teil der Proteinbestandteile der Milch zu erhalten, Labung des Flüssigproduktes nach Beimpfung mit geeigneten Fermenten und Einführen einer Charge der gelabten Flüssigkeit in eine Vertikalkammer, in der sie zum Koagulieren zurückgelassen wird. Das Koagulum wird in Scheiben geschnitten, die das Käseendprodukt bereitstellen.
- Ein Patent an Maubois et al. unter dem Titel 'Manufacture of Cheese from Ultrafiltered Milk' [Herstellung von Käse aus ultrafiltrierter Milch], das am 21. Oktober 1975 erteilt wurde, U.S.-Patenturkunde 3,914,435, lehrt über Käse, der aus wärmebehandelter Milch und ohne herkömmliches Abtropfen von Molke durch einen Prozeß hergestellt wird, der das Ultrafiltrieren der Milch zur Herstellung eines Konzentrats beinhaltet, das im wesentlichen die Zusammensetzung von Käse aufweist, der durch herkömmliche Käseherstellungsverfahren hergestellt wurde. Der Prozeß ermöglicht, daß die Milch nach der Ultrafiltration wärmebehandelt werden kann, ohne daß es schwieriger wird, die Milch mit Lab zum Koagulieren zu bringen, welche Schwierigkeit in der Regel auftritt, wenn Milch auf höhere Temperaturen erhitzt wird.
- Ein an Wargel et al. erteiltes Patent unter dem Titel 'Process and Products from the Manufacture of Cheeseflavored Products' [Prozeß und Produkte aus der Herstellung von Produkten mit Käsegeschmack], das am 13. Juni 1981 erteilt wurde, U.S.-Patenturkunde 4,244,971, lehrt die Herstellung von Käse und Schmelzkäse aus ultrafiltrierter Milch.
- Ein Patent unter dem Titel 'Process for Preparing Cheese Base' [Prozeß zur Zubereitung einer Käsegrundlage], das am 30. August 1993 an Rubin et al. erteilt wurde, U.S.- Patenturkunde 4,401,679, beschreibt einen Prozeß zur Zubereitung einer Käsegrundlage durch Konzentrieren von Milch mittels Ultrafiltration, kombiniert mit Diafutration und Verdampfung, worin das Retentat von der Ultrafiltration vor der Verdampfung mit einer Säurekultur beimpft wird, und die Ansäuerung nach dem Verdampfen bis zum Abschluß nach der Verpackung fortschreitet.
- Darüber hinaus wurde über Käsegrundlagenmaterial durch Verdampfen von Feuchtigkeit aus Retentat unter turbulenten Bedingungen zur Bereitstellung eines geringeren Feuchtigkeitszustandes gelehrt. Ein derartiger Prozeß wird in einem Artikel von Ernstrom et al. unter dem Titel 'Cheese Base for Processing: A High-yield Product from Whole Milk by Ultrafiltration' [Käsegrundlage zur Verarbeitung: Ein Produkt hoher Ausbeute aus Vollmilch durch Ultrafiltration] beschrieben, der im Journal of Dairy Science, Vol 63, 223-234 (1980), veröffentlicht wurde. Der Artikel lehrt einen Prozeß, worin Vollmilch mit normalem pH, oder auf einen pH von 5,7 angesäuert, durch Ultrafiltration auf circa 40% des Originalmuchgewichtes aufkonzentriert wird und bei konstantem Volumen diafiltriert wird, bis ein gewünschtes Verhältnis von Lactose zu Pufferkapazität herbeigeführt ist. Dann wird das Retentat weiter durch Ultrafiltration auf 20% des Originalmilchgewichtes aufkonzentriert. Das Retentat wird danach mit einer Käse-Starterkultur beimpft und inkubiert, um die restliche Lactose vollkommen zu fermentieren, wobei eine pH-Kontrolle durch Kontrolle des Lactosegehaltes aus dem Diafiltrationsschritt des Prozesses erreicht wird. Las Produkt wird weiter in einem Vakuumverdampfer mit bestrichener Oberfläche oder einem Luwa-Verdampfer konzentriert. Es wird darauf hingewiesen, daß die Verwendung eines Chargen-Verdampfers erforderlich ist, wenn das Retentat sich nach dem Fermentieren zusammenballt oder koaguliert, da ein derartiges Produkt nicht ohne weiteres in irgendeinem Durchlaufverdampfer verarbeitet werden kann.
- Es ist bekannt, daß während der Fermentierung Salz zur Verhinderung von Koagulation zugegeben wird, und dies wurde bereits vor vielen Jahren verstanden. Siehe: LeLait/November-Dezember, 1974/Nr. 539/540. Darüber hinaus wurde beschrieben, daß Salz in dem Retentat die Verdampfung erleichtern könnte, wie in einer australischen Patentanmeldung beschrieben, welche Gegenstand einer veröffentlichten Anmeldung unter dem Patentzusammenarbeitsvertrag [Patent Cooperation Treaty; PCT] WO82/01806 ist, die am 10. Juni 1992 veröffentlicht wurde.
- Der Stand der Technik lehrt ganz speziell, daß die Zugabe von Lab oder anderen Gerinnungsenzymen zu Milchsystemen mit hohem Eeststoffanteil schnelle Koagulation verursacht und eine Bedingung ist, die während der Verdampfung vermieden werden sollte, da nach dem Stand der Technik, die Verdampfung nach dem Auftreten der Koagulation hoch ineffizient ist. Andererseits kann das Vorliegen von Gerinnungsenzymen wünschenswert sein, besonders bei Käse mit höherem Feststoffanteil, um das herkömmliche Vorliegen von p-K-Casein (para-Kappa-Casein) durch Anspalten von K- Casein bereitzustellen. Die Kinetik der enzymatischen Milchgerinnung wird von Alfred Carlson in einer im Jahr 1982 an der Unversität von Wisconsin unter dem Titel 'The Kinetics of Enzymatic Coagulation of Milk' [Die kinetik der enzymatischen Milchgerinnung] veröffentlichten Doktorarbeit beschrieben.
- Bei der herkömmlichen Käseherstellung mit Lab gehen die durch die Labwirkung gebildeten Makropeptide mit der daraus folgenden Ausbeutereduzierung und Verlust von nahrhaftem Milchproteinmaterial in der Molke verloren. Dementsprechend wäre es wünschenswert, den Vorteil der Labwirkung zu genießen, während die Molkenentfernung mit dem sich daraus ergebenden Verlust von Makropeptiden vermieden wird.
- Der Stand der Technik lehrt viele verschiedene Schritre Ln bezug auf die Herstellung von Käse und Käseprodukten aus Milchretentaten. Die Verdampfung von Muchretentaten ist eine von früher bekannte Technik, aber das sich ergebende Produkt weist nicht den gewünschten Bruchcharakter eines Schweizer-Käses auf. Auch ein großer Teil des Standes der Technik ist in Richtung auf die Herstellung von Käse mit einer höheren Feuchtigkeit oder Weichkäse gerichtet.
- Zusammenfassend sei gesagt, daß der Stand der Technik nicht auf die Herstellung von verbessertem Schweizer Käse gerichtet ist, trotz seiner vielen Lehren in bezug auf die Herstellung von Käse und Käseprodukten aus sich von Milch herleitenden Retentaten. Es mangelte an einem gewerblichen Prozeß zur Herstellung von Schweizer Käse aus Milch, der sich ein Retentat und einen Verdampfungsschritt zunutze macht.
- Es ist die Hauptaufgabe dieser Erfindung, einen Schweizer Käse aus einem Milchretentat, gefolgt von Verdampfung bereitzustellen, wobei der Käse typische Geschmacks-, Käseteig- und Texturcharakteristika eines Schweizer Käses aufweist.
- Eine weitere Aufgabe dieser Erfindung besteht darin, Schweizer Käse aus Milch vorzusehen, der stabil ist und nicht ausfettet und durch Verarbeitung eines Milchretentats mit Verdampfung hergestellt wird.
- Eine andere Aufgabe dieser Erfindung besteht darin, einen Prozeß für die Herstellung von Schweizer Käse vorzusehen, worin die Milchproteine der Einwirkung eines Miichgerinnungsenzyms unterzogen wurden, welcher Prozeß aber den Verlust von Makropeptiden vermeidet.
- Noch weitere Aufgaben und Vorteile der Erfindung werden durch Bezugnahme auf die folgende Beschreibung offensichtlich werden.
- Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von Schweizer Käse aus Milch vorgesehen, das die folgenden Schritte umfaßt:
- (a) Entfernen von Feuchtigkeit, Asche und Lactose aus Milch zum Bilden eines Retentates, das Fett, Protein und Lactose enthält,
- (b) Zufügen eines Gemisches aus einer Propionsäure bildenden Kultur, einer Kokkenkultur und einer Stäbchenkultur zu genanntem Retentat,
- (c) Fermentieren von genanntem Retentat bei einer Temperatur über der Umgebungstemperatur (zum Beispiel bis 45ºC) zu einem sauren pH und
- (d) Reifen des resultierenden Käses,
- dadurch gekennzeichnet, daß das Retentat von 60% bis 70% Feuchtigkeit und von 1,2% bis 2,5% Lactose aufweist, daß in dem Gemisch aus einer Propionsäure-bildenden Kultur, einer Kokkenkultur und einer Stäbchenkultur der Gehalt von genannter Stäbchenkultur das von 0,1- bis 6fache des Gehaltes von genannter Kokkenkultur beträgt, daß genannte Kokkenkultur genanntem Retentat in einer Höhe von 10 bis 10&sup6; Zellen pro ml Retentat zugefügt wird und genannte Stäbchenkultur zu genanntem Retentat in einer Höhe von bis 10&sup6; Zellen pro ml Retentat zugefügt wird, daß die Fermentierung bei einem pH von 4,3 bis 5,6 und bei einer Temperatur von 92ºF (33,3ºC) bis 118ºF (47,8ºC) durchgeführt wird und daß nach dem Fermentieren Feuchtigkeit aus dem Retentat verdampft wird, um ein Käseprodukt bereitzustellen, das von 35% bis 41% Feuchtigkeit aufweist und das danach gereift wird.
- Gemäß dem Verfahren der vorliegenden Erfindung zur Herstellung von Schweizer Käse aus Milch wird der Fettgehalt von Milch auf circa 3,5% eingestellt. Die Milch wird einer Membran-Verarbeitung durch Ultrafiltration und Diafiltration unterzogen, um ein Retentat mit bestimmten Charakteristika bereitzustellen. Das Retentat wird dann mit einer bestimmten Mischung einer Kokken- und einer Stäbchenkultur von hohem Gehalt fermentiert. Es wird der übliche Propionsäure-bildende Mikroorganismus, wie zum Beispiel Propionibacterium shermanii verwendet. Die Fermentierung wird bei ungewöhnlich hoher Temperatur durchgeführt, um die erfindungsgemäßen Resultate zu erreichen. Das fermentierte Retentat wird dann auf einen Feststoffanteil verdampft, der in dem fertigen Schweizer Käse wünschenswert ist, der gewöhnlich im Bereich von 35% bis 41% Feuchtigkeit liegt. Das fermentierte und verdampfte Produkt ist zum Verpacken in Behältern geeignet, um gereift zu werden und um Schweizer Käse ohne weitere Manipulation oder Behandlung bereitzustellen. Die bestimmten Bedingunger sind zur Bereitstellung des gewünschten Schweizer Käses notwendig.
- Erfindungsgemäß wird für die Herstellung von Schweizer Käse Vollmilch durch Ultrafiltration und Diafiltration zur Bereitstellung eines Retentates mit zwischen 70% und 60% Feuchtigkeit; zwischen 0,7% und 2,5% Salzen und zwischen 1,2% und 2,5% Lactose behandelt. Alle hierin verwendeten Prozentangaben sind Gewichtsprozent, sofern nicht anderweitig angegeben. Die Vollmilch wird standardisiert, um vor der Behandlung zur Bereitstellung des Retentats zwischen 3,0% und 3,6% Fett und ein Protein- zu-Fett-Verhältnis von 0,79:1,0 bis 1,0:1,0 aufzuweisen. Der Fettgehalt des Retentats kann durch Standardisierung der Milch oder durch Zugabe von Rahm eingestellt werden.
- Im Fach sind verschiedene Techniken zur Erlangung der angezeigten Retentate bekannt. Gewerbliche Vorrichtungen werden vermarktet und sind für die Zubereitung derartiger Retentate erhältlich, und die Vorrichtung wird zur Zeit in der Käseindustrie verwendet. Es wird nun angenommen, daß die Bedienung einer derartigen Vorrichtung innerhalb der Fähigkeiten des Fachs liegt. Die Milch wird in der Praxis der Erfindung bevorzugt durch Ultrafiltration und Diafiltration behandelt, um den gewünschten Gehalt an Bestandteilen in dem Retentat bereitzustellen.
- Die Gesamtfeststoffe des Retentats sollten nicht so hoch sein, daß sie zur Gelierung des Retentats während der Verarbeitung führen, und es wurde gefunden, daß der Gesamtfeststoffanteil des Retentats weniger als 48% betragen und größer als 30% sein sollte.
- Bei der herkömmlichen Herstellung von Schweizer Käse wird die Kokkenkultur der Milch in einer Höhe von circa dem 1000fachen der Höhe der Stäbchenkultur zugegeben, das heißt bei der Einleitung der Fermentierung liegen circa 1000mal mehr Kokken- als Stäbchenzellen vor. Die Kokkenkultur wird gewöhnlich in einer Höhe von circa 10 Zellen pro ml Milch und die Stäbchenkultur in einer Höhe von circa 600 Zellen pro ml Milch zugegeben. In einer derartig gemischten Stäbchen- und Kokkenkultur, leitet die Kokkenkultur die Fermentierung durch Verstoffwechseln des Glucoseanteils der Lactose ein, und der Galactoseanteil bleibt. Nach einer Wachstumsperiode der Kokkenkultur, nimmt der Galactoseanteil genügend zu, damit die Kokkenwachstumsrate abnimmt und die Wachstumsrate der Stäbchenkultur zuzunehmen beginnt. Die Kokkenkultur ist folglich Galactose-negativ Die Anfangsrate des Kokkenwachstums ist sehr viel größer als die Rate des Stäbchenwachstums, das um den Metabolismus der Lactose konkurriert. Bis zu dem Zeitpunkt, an dem der Fermentierungsprozeß jedoch abgeschlossen ist und sich eln Käsebruch gebildet hat, ist die Höhe von Kokken- und Stäbchenzellen ungefähr gleich, das heißt das Verhältnis von Kokken- zu Stäbchenzellen liegt bei circa 1:1. Das Vorliegen der Kokken- und Stäbchenzellen per se ist nicht wichtig, aber das Endergebnis ihrer in etwa gleichen Höhe stellt den gewünschten Säuregehalt und Geschmack im Endprodukt des Schweizer Käses bereit.
- Erfindungsgemäß wird für die Herstellung von Schweizer Käse anstelle von Milch, die in der herkömmlichen Herstellung von Schweizer Käse verwendet wird, ein Retentat als das Substrat zur Fermentierung benutzt. Aufgrund des Unterschiedes, der zwischen den Gesamtfeststoffanteilen und der Lactose in dem Retentat im Vergleich zu denen in Milch besteht, ist die Fermentierungsdynamik vollkommen verändert. Das Retentat der Erfindung weist einen Gesamtfeststoffanteil von 30% bis 40%, einschließlich eines Lactosegehaltes von 1,2% bis 2,5%, das heißt einen Lactosegehalt bezogen auf eine Feststoffbasis von 3% bis 8,3% auf. Die durchschnittliche Muchzusammensetzung weist circa 87,2% Wasser, 3,7% Fett, 3,5% Protein, 4,9% Lactose und 0,7% Asche auf, das heißt einen Gesamtfeststoffanteil von circa 13%, einschließlich eines Lactosegehaltes von circa 5%. Der Lactosegehalt bezogen auf eine Feststoffbasis liegt bei 38%. Erfindungsgemäß wurde ermittelt, daß die Fermentierungsbedingungen eines Retentats sorgfältig gesteuert werden müssen, um ein Schweizer Käseprodukt zu erlangen, das qualitätsmäßig mit dem aus Milch hergestellten herkömmlichen Schweizer Käse vergleichbar ist.
- Erstens, die Stäbchenkultur wird in einer Höhe verwendet, welche die von 0,1- bis 6fache Höhe der Kokkenkultur beträgt, das heißt in einer Höhe, die mindestens das 500fache der Höhe der Stäbchenkultur beträgt, die in der konventionellen Herstellung von Schweizer Käse verwendet wird. Die Stäbchen- und die Kokkenkultur werden bevorzugt in ungefähr der gleichen Höhe verwendet, das heißt in einem Verhältnis von circa 1:1. Die Stäbchenkultur wird in einer Höhe von 10&sup4; bis 10&sup6; Zellen pro ml Retentat zu dem Retentat gegeben, und die Kokkenkultur wird in einer Höhe von 10&sup4; bis 10&sup6; Zellen pro ml Retentat zugefügt.
- Zweitens, in dem Retentat der vorliegenden Erfindung liegen im Vergleich zu Retentaten auf dem Stand der Technik relativ hohe Lactosegehalte vor. Bei der Fermentierung von Retentaten zur Herstellung von amerikanischem Käse, wie zun Beispiel im U.S.-Patent Nr. 4,820,530 an Morgan et al. gelehrt wird, wird häufig eine Kokken-Starterkultur, wie zum Beispiel S. lactis verwendet. Im Gegensatz zur herkömmlichen Herstellung von amerikanischem Käse wird nach der Fermentierung kein Molkenabtropfschritt eingeschaltet, und es gibt keine Gelegenheit zur Entfernung irgendwelcher rückständiger Lactose, die nach der Fermentierung zurückgeblieben sein könnte. Das Vorliegen irgendeines wesentlichen rückständigen Lactosegehaltes ist nicht wünschenswert, da dies zur Herbeiführung einer körnigen Textur in dem Käse führen könnte. Der Lactosegehalt von Retentaten, die sich zur Fermentierung Starterkuituren zunutze machen, wird dementsprechend eingestellt, damit er aus zwei Gründen relativ niedrig, das heißt gewöhnlich unter 1% liegt. Der niedrige Lactosegehalt wirkt als ein selbstbegrenzender Mechanismus zur Steuerung des sich entwickelnden Milchsäuregehaltes und des pH. Sobald der niedrige Lactosegehalt verstoffwechselt ist, kann keine weitere Säure mehr gebildet werden. Dies ist wichtig, da es nicht wünschenswert ist, das Retentat nach dem Fermentieren zu erhitzen, um die Aktivität der Starterkultur zu stoppen wie dies bei der herkömmlichen Herstellung von amerikanischem Käse und Schweizer Käse gehandhabt wird.
- Zweitens [sic. - Drittens] führt die vollständige Verwertung eines niedrigen Lactosegehaltes durch die Starterkultur zur Entwicklung der gewünschten Azidität dazu, daß keine wesentlichen Lactoserückstände zurückgelassen werden. Bei dem Lactosegehalt in den Retentaten der Erfindung zur Herstellung von Schweizer Käse handelt es sich um eine relativ hohe Konzentration von 1,2% bis 2,5%. Ferner beträgt der Lactosegehalt bevorzugt das circa 2fache des Lactosegehaltes, der in den Retentaten vorliegt, welche die Starterkulturen für Käse des amerikanischen Typs verwenden, wie zum Beispiel S. lactis und S. cremoris.
- Wie bereits zuvor angedeutet wurde, ist die Kokkenkultur Galactose-negativ. Die bei der herkömmlichen Herstellung von Schweizer Käse am häufigsten verwendeten Stäbchenkulturen sind Lactobacillus lactis und Lactobacillus bulgaricus, die auch Galactose-negativ sind. Selbst bei dem hohen Gebrauchsanteil der Stäbchenkultur verglichen mit der Kokkenkultur gemäß der vorliegenden Erfindung, überwiegt die Kokkenkultur bei der Verstoffwechselung der verfügbaren Lactose, und die Wachstumsrate der Kokkenkultur ist größer als die Wachstumsrate der Galactose-negativen Stäbchenkulturen zu Beginn der Fermentierung. Obwohl keine Bindung durch irgendeine Theorie gewünscht wird, besteht dennoch die Annahme, daß aufgrund des verhältnismäßig hohen Lactosegehaltes, der in dem Retentat vorliegt und aufgrund des hohen Gebrauchsanteils der Stäbchenkultur, die Wachstumsrate der Stäbchenkultur die Wachstumsrate der Kokkenkultur allmählich einholt und übertrifft. Dies führt zur Herbeiführung des gewünschten Säuregehaltes und der Geschmacksentwicklung, obwohl der absolute Lactosegehalt bezogen auf eine Feststoffbasis um so vieles niedriger ist als der von Vollmilch.
- Während Galactose-negative Stäbchenkulturen in dem Verfahren der Erfindung verwendet werden können, kann dies manchmal zu einer unerwünscht hohen Proportion von Kokken- zu Stäbchenzellen führen, wenn die Fermentierungsbedingungen nicht sorgfältig überwacht und gesteuert werden, Dementsprechend wird in einer wichtigen Ausbildungsform der vorliegenden Erfindung eine Stäbchenkultur verwendet, die mindestens teilweise Galactose verstoffwechseln kann, selbst wenn die Verstoffwechselungsrate relativ langsam ist. Aus diesem Grund wurde ermittelt, daß die Stäbchenkultur, Lactobacillus helveticus, zur Verwendung in dem erfindungsgemäßen Verfahren besonders geeignet ist.
- Drittens [sic. - Viertens], es wurde bestimmt, daß hohe Fermentierungstemperaturen erforderlich sind, um die Entwicklung der gewünschten Azidität innerhalb einer angemessenen Zeit zu bewirken. Die Fermentierungstemperaturen sind im Vergleich zu den herkömmlicherweise zur Herstellung von Schweizer Käse verwendeten Fermentierungstemperaturen hoch. Gemäß dem Verfahren der Erfindung geht die Fermentierung bei einer Temperatur von 92ºF (33,3ºC) bis 118ºF (47,8ºC) vonstatten und läuft bevorzugt bei einer Temperatur von 98ºF (36,7ºC) bis 105ºF (40,6ºC) ab. Die Fermentierung wird fortgesett, bis die Säure in dem Retentat den pH auf innerhalb des Bereiches zwischen 4,8 und 5,6 gesenkt hat, was in einer Periode zwischen 5 und 15 Stunden auftritt. Bei Fermentierungstemperaturen unter der niedrigeren Temperatur des bevorzugten Bereichs, das heißt unter 98ºF (36,7ºC), können sich die Fermentierungszeiten manchmal über 15 Stunden hinausgehend erstrecken, um den erforderlichen pH zu entwickeln, und folglich wird das Verfahren für die gewerbliche Verwendung nicht begehrenswert.
- Das Verfahren der vorliegenden Erfindung zur Herstellung von Schweizer Käse wird darüber hinaus von herkömmlichen Verfahren dergestalt unterschieden, daß das fermentierte Retentat keinem Kochschritt auf eine Temperatur von 120ºF (48,9ºC) bis 128ºF (53,3ºC) ausgesetzt wird und nicht über eine erhebliche Zeit hinweg bei der erhöhten Kochtemperatu2 gerührt wird, das heißt vor Bewirkung der Verdampfung des Retentats nicht 'ausgerührt' wird.
- Das Retentat kann auch mit einem Milchgerinnungsenzym gemischt werden, das bei der Käseherstellung häufig verwendet wird und gewerblich erhältlich ist. Das vielleicht am besten bekannte Milchgerinnungsenzym bei der Käseherstellung ist das Kälberlab. Es sind in der Käseindustrie jedoch eine Anzahl anderer Muchgerinnungsenzyme bekannt, wie zum Beispiel mikrobielles Lab, wie zum Beispiel Mucor meheii.
- Während in dem wie beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahren ein Milchgerinnungsenzym mit dem fermentierten Retentat gemischt werden kann, erfordert die Erfindung aufgrund der Beschaffenheit der Fermentierungstemperatur und der eingesetzten Starter-Kultur keine derartige Enzymzugabe. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die Verwendung eines Milchgerinnungsenzyms relativ unwichtig. Die Zugabe des Enzyms kann jedoch zu der Geschmacksentwicklung des Käseproduktes beitragen.
- Das Retentat wird dann mit Hilfe irgendeines geeigneten Verfahrens oder irgendeiner Vorrichtung auf einen Feuchtigkeitsgehalt von 35% bis 41% verdampft. Während der Verdampfung ist es wünschenswert, daß die Temperatur des Produktes nicht über 85ºF (29,4ºC) hinausgeht. Falls verwendet, führen übermäßige Temperaturen zur bakteriellen Inaktivierung oder zum Absterben sowohl reduzierter Bakterienaktivität als auch reduzierter Enzymaktivität. Darüber hinaus können sich hohe Temperaturen auf das Casein und die Salze in dem System auswirken. Es wird bevorzugt, daß das Retentat unter hochturbulenten Bedingungen in einem geeigneten Verdampfer, wie zum Beispiel in einem Verdampfer mit bestrichener Oberfläche verdampft wird. Es wird bevorzugt, daß das Retentat bei einer Temperatur unter 85ºF (29,4ºC) und bei einem Feuchtigkeitsgehalt von 35% bis 41% aus dem Verdampfer abgegeben wird.
- Das Produkt kann in einem Faß oder anderem Behälter zum Reifen gesammelt werden. Das Produkt wird gereift, indem das Faß oder der Behälter in einen Lagerraum bei 45ºF (7,2ºC) gebracht wird, wo es für die Dauer von 7-10 Tagen gelassen wird. Das Produkt wird dann für eine zusätzliche Periode von bis zu 30 Tagen in einer Wärmekammer mit einer Temperatur von 72ºF (22,2ºC) bis 78ºF (25,6ºC) gereift. Das Produkt wird dann für eine weitere Periode von bis zu mehreren Monaten in einer Nachbehandlungskühlvorrichtung bei einer Temperatur von 35ºF (1,7ºC) bis 40ºF (4,4ºC) gereift. Nach dem Reifen ist die Lochbildung bis zu einem Grad fortgeschritten, daß das Produkt für einen typischen Schweizer Käse gehalten wird.
- Salz (Natriumchlorid) ist manchmal ein notwendiges Ingrediens in dem Käse. Die Bezeichnung 'Salz' schließt selbstverständlich Salzersatzmittel ein. Das Salz kann in dem Prozeß auf mehrere Weisen funktionieren, aber kann auch auf verschiedene Vorgänge störend einwirken. Das Salz kann während der Fermentierung zur Begrenzung der koagulation zugegeben werden, aber übermäßiges Salz kann sich während der Fermentierung auf das Bakterienwachstum auswirken. Salz kann vor dem Verdampfen zugesetzt werden und die Verdampfungsleistung durch Erniedrigung der Viskosität verbessern, aber ist zur leistungsfähigen Verdampfung nicht notwendig. Darüber hinaus kann Salz während der Verdampfung oder nach der Verdampfung wie bei der herkömmlichen Käseherstellung zugegeben werden. Salz kann folglich an mehreren Punkten des Prozesses zugesetzt werden. Auf jeden Fall wird Salz in einer Menge/in Mengen zugegeben, die einen Endsalzgehalt bereitstellt/bereitstellen, der für Schweizer Käse typisch ist.
- Die Praxis der Erfindung wird durch Bezugnahme auf die folgenden Beispiele deutlicher verständlich.
- Rohvollmilch wird bei 40ºF (4,4ºC) gelagert und wird auf ein gewünschtes Verhältnis von Protein zu Fett von circa 0,79 und einen Gesamtfettgehalt von 3,5% standardisiert. Die Standardisierung wird durch die Zugabe von Rahm oder die Entfernung von Rahm erreicht. Rahm, der bei 175ºF (79,4ºC) sechzehn Sekunden lang wärmebehandelt wird, wird verwendet, wenn die Zugabe notwendig ist. Die standardisierte Milch wird dann bei 162ºF (72,2ºC) sechzehn Sekunden pasteurisiert, abgekühlt und dann bei 40ºF (4,4ºC) gehalter.
- Die standardisierte Milch wird zur Erlangung einer Konzentration von 30% Gesamtfeststoffen der Ultrafiltration unterzogen und wird dann diafiltriert. Die Diafutration wird bei circa 1,5 zu 1 (Wasser-zu-Konzentrat) betrieben. Nach der Diafutration, wird die Ultrafiltration fortgesetzt, bis eine circa 5,28fache Konzentration bezogen auf das ursprüngliche Milchvolumen erreicht wird. Der Ultrafiltrations-Diafiltrationsprozeß wird zur Erlangung eines Lactosegehaltes von circa 1,4% und zur Bereitstellung von Muchsalzen oder Asche bei einem Gehalt von circa 1,9% durchgeführt. Das Retentat weist circa 36% Gesamtfeststoffanteile und 64% Feuchtigkeit auf.
- Das konzentrierte Retentat wird sechzehn Sekunden lang bei 165ºF (73,9ºC) pasteurisiert und auf 60ºF (15,6ºC) abgekühlt und in einem Rührtank bei circa 60ºF (15,6ºC) gehalten, bis es zur Fermentierung benötigt wird. Die maximale Lagerungszeit bei dieser Temperatur liegt bei weniger as sechzehn Stunden. Eine Temperatur von 60ºF (15,6ºC) wird eingesetzt, weil niedrigere Temperaturen die Viskosität für den Prozeß auf nicht akzeptierbare Werte erhöhen. Es wird gefunden, daß das Retentat unter diesen Lagerbedingungen mikrobiologisch stabil ist.
- Das konzentrierte Retentat wird dann zur Fermentierung auf 100ºF (37,8ºC) erwärmt. Eine Salzlösung (Natriumchloridlösung) wird in einer Höhe von 0,4% (Gew.-% Salz-zu-Retentat) zugegeben. Zur Bewirkung der Fermentierung wird eine direkt in einem Verhältnis von 1:1 in den Kessel eingesetzte Mischkultur aus Streptococcus thermophilus und Lactobacillus helveticus verwendet. Die Mischkultur wird in einer Höhe von 2,6 g pro 100 Pounds (45,36 kg) Retentat zugesetzt. Propionibacterium shermanii wird in einer Höhe von circa 0,5 g pro 100 Pounds (45.36 kg) zugesetzt.
- Die Fermentierung wird 10 Stunden lang bei 100ºF-105ºF (37,8ºC-40,6ºC) und bis das fermentierte Rententat einen pH von circa 5,1 erreicht, durchgeführt. Das fermentierte Retentat wird dann vor der Verdampfung auf 72ºF (22,2 ºC) abgekühlt.
- Das fermentierte Retentat liegt bei einem Feststoffanteil von circa 34,5% Gesarntfeststoffen und wird dann in eineir Verdampfer mit bestrichener Oberfläche, spezifisch einem Turba-Film-Verdampfer mit einem Verdrängerpumpen-Auslauf verdampft.
- Ein Milchgerinnungsenzym, spezifisch New Marzyme, ein modifiziertes Enzym von Mucor meheii, wird dem fermentierten Retentat ungefähr 10 Sekunden vor der Verdampfung zugegeben. Das Milchgerinnungsenzym wird in einer Konzentration von 0,0001% bezogen auf den Käse zugegeben und es tritt keine Koagulation oder ungebührliche Eindickung des fermentierten Retentats auf.
- Der Turba-Film-Verdampfer wird dergestalt betrieben, daß die Temperatur des Produktes in dem Verdampfer zwischen circa 65ºF (circa 18,3ºC) und 75ºF (circa 23,9ºC) mit einen Vakuum zwischen circa 16 und circa 22 Millimeter Quecksilber absolutem Druck (zwischen circa 21,3 und circa 29,3 Millibar (absolut)) liegt. Das Produkt wird aus dem Verdampfer bei einer Temperatur von circa 80ºF (circa 26,7ºC) aufgefangen.
- Das Produkt aus dem Turba-Film-Verdampfer wird zur Entfernung von Luft und zur Erhöhung der Dichte unter einem Vakuum aufgefangen und in Fässer gefüllt. Das Produkt hat eine käseähnliche Textur und ist nicht krümelig oder körnig
- Das Faß wird nach dem Befüllen in eine Kühlvorrichtung bei 45ºF (7,2ºC) gebracht und bei dieser Temperatur 8 Tage lang gereift. Das Produkt wird in eine Wärmekammer bei 75ºF (23,9ºC) transportiert und bei dieser Temperatur 30 Tage lang gereift. Am Ende dieser Reifungsperiode tritt die typische Lochentwicklung des Schweizer Käses auf. Das Schweizer Käseprodukt wird dann an eine Nachbehandlungskühlvorrichtung bei 38ºF (3,3ºC) zur abschließenden Reifung transferiert.
- Das Schweizer Käseprodukt weist einen Gesamtfeststoffanteil von circa 61,4%, einen Fettanteil von circa 32,7%, einen Proteinanteil von circa 23,4%, einen Salzgehalt (Natriumchlorid) von circa 0,9% und einen Ascheanteil von circa 4,5% auf. In dem Käse sind circa 1,2% Galactose enthalten.
- Magermilch wird bei 161ºF (71,7%) 16 Sekunden lang pasteurisiert und zur Erlangung einer 5fachen Aufkonzentration einer Ultrafiltration unterzogen und wird dann diafiltriert. Die Diafiltration wird zur Erlangung eines Lactosegehaltes von circa 1,2% durchgeführt. Die Diafiltration wird bei circa 4 zu 1 (Wasser zu Konzentrat) durchgeführt, wobei sich ein Endretentat ergibt, das circa 36% Gesamtfeststoffanteile aufweist.
- Das aufkonzentrierte Retentat wird bei 165ºF (73,9ºC) 16 Sekunden lang pasteurisiert und auf 90ºF (32,2ºC) abgekühlt. Die pasteurisierte Magermilch wird auf ein gewünschtes Verhältnis von Protein zu Fett von circa 0,79 und einen Gesamtfettgehalt von 3,5% standardisiert.
- Standardisierung wird durch die Zugabe von pasteurisiertem Rahm (45% Milchfett) bei 45ºF (7,2ºC) erreicht. Das Endretentat, einschließlich des Rahmgemisches weist einen Lactosegehalt von circa 1,2% auf, wobei die pH-Reduzierung während der Fermentierung folglich auf circa 5,0 begrenzt wird. Das Retentat einschließlich des Rahmgemisches verfogt über circa 27% Gesamtfeststoffanteile.
- Das nicht fermentierte Retentat einschließlich des Rahmgemisches wird dann fermentiert und gemäß Beispiel 1 verarbeitet.
- Das Verfahren von Beispiel 1 wird befolgt, außer daß die Zugabe von Natriumchlorid aus dem Fermentierungsschritt ausgelassen wird und eine äquivalente Natriumchloridmenge nach der Fermentierung und vor der Verdampfung dergestalt zugegeben wird, daß das Produkt aus dem Verdampfer einen Salzgehalt (NaCl-Gehalt) von circa 0,9% aufweist.
- Zusammenfassend sei gesagt, daß die Erfindung einen Schweizer Käse in hoher Ausbeute durch ein anderes Herstellungsverfahren als das Verfahren vorsieht, das herkömmlicherweise zur Herstellung von Schweizer Käse verwendet wird. Der Schweizer Käsegeschmack und die Textur befinden sich innerhalb des Bereichs, der normalerweise bei einem Schweizer Käse angetroffen wird. Der Schweizer Käse wird anhand eines Verfahrens hergestellt, das von den zuvor bekannten Membran-Prozessen unterscheidbar ist, worin Retentate zu höheren Feststoffanteilen verdampft werden und sich einzigartig von den vorher bekannten Prozessen und den Produkten unterscheiden, die bei der Verwertung spezifischer Kulturen daraus resultieren.
- Die verschiedenen Merkmale der Erfindung, von denen angenommen wird, daß sie neu sind, werden in den folgenden Patentansprüchen dargelegt:
Claims (11)
1. Verfahren zur Herstellung von Schweizer Käse aus
Milch, das die folgenden Schritte umfaßt:
(a) Entfernen von Feuchtigkeit, Asche und Lactose aus
Milch zum Bilden eines Retentates (eines
Retentionsproduktes), das Fett, Protein und Lactose
enthält,
(b) Zufügen eines Gemisches aus einer
Propionsäurebildenden Kultur, einer Kokkenkultur und einer
Stäbchenkultur zu genanntem Retentat,
(c) Fermentieren von genanntem Retentat bei einer
Temperatur über der Umgebungstemperatur (zum Beispiel 40
bis 45ºC) zu einem sauren pH und
(d) Reifen des resultierenden Käses,
dadurch gekennzeichnet, daß das Retentat von 60% bis 70%
Feuchtigkeit und von 1,2% bis 2,5% Lactose aufweist, daß in
dem Gemisch aus einer Propionsäure-bildenden Kultur, einer
Kokkenkultur und einer Stäbchenkultur der Gehalt von
genannter Stäbchenkultur das von 0,1- bis 6fache des
Gehaltes von genannter Kokkenkultur beträgt, daß genannte
Kokkenkultur genanntem Retentat in einer Höhe von 10&sup4; bis
10&sup6; Zellen pro ml Retentat zugefügt wird und genannte
Stäbchenkultur zu genanntem Retentat in einer Höhe von 10&sup4;
bis 10&sup6; Zellen pro ml Retentat zugefügt wird, daß die
Fermentierung bei einem pH von 4,8 bis 5,6 und bei einer
Temperatur von 92ºF (33,3ºC) bis 118ºF (47,8ºC) durchgeführt
wird und daß nach dem Fermentieren Feuchtigkeit aus dem
Retentat verdampft wird, um ein Käseprodukt
bereitzustellen, das von 35% bis 41% Feuchtigkeit aufweist
und das danach gereift wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
ein Milchgerinnungsenzym in einer Menge von bis zu 0,01%
bezogen auf das Käsegewicht zugefügt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß die Temperatur von genanntem Retentat
während des genannten Verdampfungsschrittes nicht über 85ºF
(29,4ºC) hinausgeht.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß genannte Stäbchenkultur
Galactosepositiv ist.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, daß genannte Stäbchenkultur aus der Gruppe
ausgewahlt wird, die aus L. helveticus, L. bulgaricus und
L. lactis besteht.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß
genannte Stäbchenkultur L. helveticus ist.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch
gekennzeichnet, daß genannte Kokkenkultur S. thermophilus
ist.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch
gekennzeichnet, daß genannte Milch auf einen Fettgehalt von
circa 3,4% und ein Verhältnis von Protein zu Fett von 0,75
zu 1,2 standardisiert ist.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch
gekennzeichnet, daß Salz in einer Zeitperiode zugefugt
wird, die aus der Gruppe ausgewählt wird, die aus wahrend
der Fermentierung, nach der Fermentierung, aber vor der
Verdampfung, während der Verdampfung und Gemischen davon
besteht.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch
gekennzeichnet, daß genannte Fermentierung bei einer
Temperatur von 98ºF (36,7ºC) bis 105ºF (40,6ºC) stattfindet.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch
gekennzeichnet, daß genannte Fermentierung von 5 bis 15
Stunden dauert.
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