Die vorliegende Erfindung betrifft die Verwendung von sta¬ bilisierten Proteinpulvern zur Herstellung von Schmelzkäse und Käsezubereitungen sowie Verfahren zu ihrer Herstellung.

Schmelzkäsezubereitungen wurden bereits im Jahre 1911 erst¬ malig hergestellt und später unter wechselnder Zusammenset¬ zung der Ausgangsstoffe laufend geschmacklich, im Aussehen und in der Textur verbessert . Je nach der Zusammensetzung können dabei streichfähige oder schnittfeste Produkte erhalten werden. Ausganjsmaterial ist ein schnittfester Käse, wie Gouda, Emmentaler etc., welcher zerkleinert und zusammen mit Fett, insbesondere Butter, und Schmelzsalzen sowie gegebenenfalls etwas Wasser bei Temperaturen von ca. 80 bis 95°C gemischt und geschmolzen wird, wonach die Masse ausgeformt, abgekühlt und verpackt wird. Als Schmelzsalze werden Trinatriumcitrat oder Natriumphosphat oder ihre Mischungen, meist in Form der handelsüblichen Hydrate, verwendet. Darüber hinaus enthalten Schmelzkäse häufig noch Bindemittel oder Verdicker, beispielsweise Stärke, Guar- Kernmehl, Pectin, Carboxymethylcellulose, Agar-Agar, Alginate oder ähnliche Produkte. Anstelle des teuren Hartkäses können in geringem Umfang Käseersatzstoffe, wie Casein, Molkepulver, Quark, Joghurt, Milcheiweiß, und in gewissem Umfang auch pflanzliche Proteine, insbesondere Sojaproteine, mitverwendet werden. Besonders interessant wäre in diesem Zusammenhang die Verwendung der natürlichen Milcheiweiße, wie sie in Molkepulver und Casein vorkommen.

Es ist jedoch bekannt, daß diese dem Schmelzkäse nur in kleinen Mengen - Molkepulver bis zu etwa 2 %, Casein bis zu etwa 10 % - der Schmelzkäsemasse zugesetzt werden dürfen, da bei größeren Mengen diese Proteine aus der Schmelzkäse¬ masse auskristallisieren und somit dem Schmelzkäse eine "sandige Konsistenz" verleihen bzw. als Stippen sichtbar werden oder sogar der ganzen Masse einen bitteren Geschmack verleihen.

Es stellte sich daher die Aufgabe, Molkeproteine bzw. Casein so zu verändern, daß sie in Mengen von 10 bis 20 % einer Schmelzkäsezubereitung zugefügt werden können, ohne auszufallen oder den Geschmack des Produktes zu verändern.

Diese Aufgabe wird überraschenderweise durch die in den Hauptansprüchen aufgeführten Merkmale gelöst und durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Merkmale gefördert .

Gemäß DE-AS 25 22 508 wird eine Suspension von Casein, welche nicht mehr als 270 g Casein/1 enthält, zunächst mit Citronensäure oder Phosphorsäure bei pH-Werten "nicht unter 4,6" gereift und anschließend durch Zugabe von Alkali der pH-Wert wiederum auf 6,8 bzw. 7,5 abgesenkt. Die so erhal¬ tenen Produkte können konzentriert oder durch irgendein Verfahren getrocknet werden und ergeben dabei ein Caseinat, welches direkt in Wasser aufgelöst werden kann, wobei eine echte Lösung bzw. eine kolloidiale Lösung oder ein Gel erhalten wird. Die Verwendbarkeit solcher Produkte in Käsezubereitungen, bei der es auf die Emulgierbarkeit der Proteine ankommt, ist nicht beschrieben.

In der EP 0 076 685 wird ein Verfahren zur Herstellung von Molkenproteinen beschrieben, die eine verbesserte Gelbil-

düng aufweisen, wobei der pH-Wert der Molkeproteinlösung zunächst auf 8,5 - 11,5 erhöht werden soll, um die "Sulfhydrylgruppenzahl" zu erhöhen, worauf der Lösung anschließend zunächst schwächere Säuren, wie Citronensäure, Phosphorsäure oder Polyphosphorsäure zugesetzt werden und anschließend eine starke Säure wie Salzsäure oder Schwefel¬ säure zugegeben wird, um den pH der Lösung auf 6 bis 8 einzustellen. Durch die Depolymerisation der Sulfhydryi- gruppen in alkalischer Lösung wird die Wasserlöslichkeit einerseits verbessert, und durch Wiederkombinieren vcr. ≤uifhydrylbrücken andererseits die Gelbildung bewirkt. Eine Verwendung solcher Produkte als Zusätze zu Schmelzkäse ist dieser Schrift nicht zu entnehmen.

Die erfindungsgemäßen Proteine können einer Schmelzkäsezu¬ bereitung in Mengen bis 20 % zugesetzt werden, wobei Moikeprotein in weiten Grenzen das bisher zu Erzielung der notwendigen Härte dem Käsezubereitung in Mengen von etwa 5 bis 10 % zugesetzte Casein ersetzen kann. Sowohl die mit Phosphaten oder Citraten stabilisierten Molkeproteine als auch die entsprechend stabilisierten Caseine lassen sich überraschend leicht in der Käsemasse auflösen und neigen nicht zur Kristallisation, so daß die hergestellten Schmelzkäse auch nach längerer Lagerung weder eine sandige Textur noch äußerliche Stippen aufweisen.

Es wird angenommen, daß diese Stabilisierung darauf zurück¬ zuführen ist, daß sich Phosphat- bzw. Citratmoleküle unter den erfindungsgemäßen Bedingungen in die Tertiärstruktur der Proteine einlagern, so daß diese bei der nachfolgenden Trocknung stabilisiert wird. Entscheidend ist dabei, daß die Proteine offensichtlich in Lösung mit diesen Verbindun¬ gen behandelt werden müssen, da einmal ausgefällte und

getrocKnete Proteine anschließend durch Resuspendieren n Wasser und Behandeln mit Phospnaten ozw. Citraten nicnt oder moglicnerweise erst nacn sehr langen Zeiträumen m die entsprechende, einer Vermischung mit dem Schmelzkäse förderliche Struktur überführt werden können. Eine Ver- miscnung von Molkeprotem bzw. Caseinpulver in unstabili- sierter Form unter Zugaoe der Natriumphosphate oder -citra¬ te auch m der wesentlich höheren Konzentration, der sie als Schmelzsalze eingesetzt werden (1,5 bis 3 %) , führt - wie onen gesagt - ebenfalls nicnt menr zu einer nacntrag- l cnen Staoiiisierung, so daß solche Produkte nach dem Stand der Technik eben nur m geringer Menge zugefügt werden dürfen.

Zur Herstellung der stabilisierten Molkepulver geht man vorzugsweise von der m großen Mengen bei der Quark und Käsezubereitung anfallenden Molke aus, welche durch Ultra- filtrations- und sonstige bekannte Verfahren aufkonzen¬ triert und gleichzeitig von einem Teil der enthaltenen Lactose und Salze befreit wird. Eine durchschnittliche Mol e entnalt dabei ca. 0,9 % Eiweiß, 0,1 % Fett, 4,5 % Lactose und 0,7 g anorganische Salze. Erfmdungsgemaß wird eine solche Molke beispielsweise auf 30 % Trockenmasse aufkonzentrier , wobei das Konzentrat beispielsweise 16 % Proteine (56 % l.T.) , 1,6 % Fett (5,6 % .T.) , 9,5 % Lactose (33 % i.T.) und 1,4 % anorganische Salze (5 % i.T.) enthält. Diesem Konzentrat werden 0,2 bis 5 % eines Schmelzsalzes aus der Gruppe Ortho- Di-, Pyro- und Poly- phosphat (zusammen als Phosphat bezeichnet) und Citrat zugefügt, wobei die Natriumsalze bevorzugt sind, jedoch auch Kalium- oder Ammoniumsalze in Frage kommen. Die Zugabe sollte etwa 0,5 bis 20 % der Proteinkonzentration betragen, wobei die Konzentration von 1 bis 5 % im Hinblick auf die

Stabilisierung die optimalen Werte ergibt. Mengen über 20 % sind unwirtschaftlich, da normalerweise damit auch die für die Herstellung der Schmelzkäse erforderliche Schmeizsalz- konzentration überschritten wird. Eine Konzentration von unter 0,2 % der Lösung bzw. unter 0,5 % der eingesetzten Proteinkonzentration bewirkt keine ausreichendende Stabilisation, so daß sich diese Produkte von bekannten Molkeproteinpulvern nicht unterscheiden. Die Zugabe der Stabilisatoren erfolgt vorzugsweise als eine 1 bis 10 %-ige Lösung in Wasser und es ist jedoch auch möglich, höhere Konzentrationen, beispielsweise 10 bis 50 %, als Slurry zuzuführen, um dadurch die Proteinlösung nicht unnötig zu verdünnen. Eine Zufügung als trockenes Pulver ist zwar möglich, aber wegen der schlechten Mischbarkeit nicht bevorzugt .

Die Zugabe der Schmelzsalze als Stabilisierungsmittel er¬ folgt in einem pH-Bereich zwischen 2,8 und 8,0, vorzugs¬ weise im pH-Bereich von etwa 7,0 bis 4,0, in welchem die betreffenden Proteinlösungen stabil sind. Um die Gleichge- wichts-einstellung zwischen Phosphat und Protein zu beschleunigen, hat es sich als vorteilhaft erwiesen, die Lösungen zu erwärmen, wobei Temperaturen von 35 bis 150°C, vorzugsweise 50 bis 90°C, angewendet werden und abhängig von der Temperatur Reaktionszeiten von 2 sec . bis etwa 10 min. erforderlich sind. Bei Temperaturen oberhalb des Siedepunkts muß natürlich mit einem entsprechenden Über¬ druck gearbeitet werden. Die Erwärmung kann durch entspre¬ chende Wärmeaustauscher wie Plattenwärmeaustauscher, Röhrenerhitzer, Schabenerhitzer oder durch direkte oder indirekte Erhitzung mit Wasserdampf erfolgen.

Die Trocknung der erfindungsgemäßen Proteinlösung zum stabilen Endprodukt erfolgt in üblicher Weise mit Sprühtrocknern, Sprühtürmen, Wirbelschicht rocknern, jedoch auch Walzentrocknern und anderen bekannten Apparaten. Der Feuchtigkeitsgehalt des Endproduktes sollte unter 7 %, vorzugsweise 2-5 %, liegen.

Durch die gemeinsame Versprühung der Molke- bzw. Caseinlö- sungen mit Schmelzsalzen, insbesondere Phosphaten, gelingt es, die f nktioneilen Eigenschaften dieser Proteine ent¬ scheidend zu verbessern. In Schmelzkäse, Schmelzkäsezube¬ reitungen, Frischkäse und Frischkäsezubereitungen aus Schmelzkäse, Imitation-Cheese, Rekonstituten, Pizza Top- pings, Brotaufstrichen, Käsedips und Käsesoßen können diese funktionell veränderten Proteine eingesetzt werden, wobei Mengen von 5 bis 10 % Molkeprotein (WPC) oder 10 bis 25 % Casein bzw. Caseinat Konsistenz, Aussehen und Geschmack des Fertigprouktes nicht verändern. Bei geringeren Mengen der erfindungsgemäßen Proteine bzw. bei einem geringeren Schmelzsalzgehalt derselben muß der Käsemischung natürlich noch die erforderliche zusätzliche Menge eines Schmelzsai- zes in üblicher Weise beigegeben werden. Die übrigen Bestandteile dieser erfindungsgemäßen Schmelzkäsezuberei¬ tungen entsprechen dem was für solche Herstellungen analog bekannt ist.

Das folgende Fließschema, wobei für Molkeproteine verschie¬ dene Konzentration und Produktzusammensetzung eingesetzt wurden, gibt die erfindungsgemäße Verfahrensführung wieder.

Trockenmasse ( 5 ) Protein in Tr . Produktname

33 3 WPC-30 55 3 WPC-50 65 3 WPC-60 77 3 WPC-70 84 2 WPC-76 91 2 WPC-83 96 2 WPC-88

1 Alle WPC-Tpyen (Whey-protein-concentrate) können sowohl mit Süß- als auch mit Sauermolke hergestellt werden.

Bei Verwendung dieser Molketypen erhält man ein WPC zwischen pH 2, 8 bis 8,0.

2 Zugabemenge der Phosphate oder Citrate oder Mischungen aus Phosphaten und Citraten: 0,5 bis 20 %, vorzugs¬ weise 1,0 bis 5 %, berechnet auf die Trockenmasse der Molkeproteinkonzentratlösung;

Zugabe als 1 bis 10 %-ige Lösung bzw. 10 bis 50 %-iger Slurry.

3 pH-Bereich für die pH-Einstellung 2,8 bis 8,0.

4 Temperaturbehandlung in einem T-Bereich zwischen 35 bis 150°C, Zeitdauer: 1 sec bis 10 min.

5 Wärmeübertragung: Plattenwärmetauscher, Röhrenerhit¬ zer, Schabenerhitzer, direktes oder indirektes UHT- Verfahren.

6 Sprühtrocknung: Sprühturm; Düsen- oder Rotationsver- sprühung; z.B. Niro-Atomizer, Swirl fluidizer, Walzen¬ trocknung, Belt dryer, z.B. Type Filter Matt.

Beschreibung des Herstellunσsprozesses

Protein sg. 100 kg (30 kg 'roc enin) Protein 54,3 = - - _r

V

Phosphat Mischen 2 - 15°C __..

.25 1. r> ~0

iins sil nσ .*&— ι _^_— ι i—<ϊ— l_lΛ —

FH 6,5 Lösung

Temperarur- 72 °C / 15 sec. behandlung it. Abkühlung auf 55 ^β C £ Plattεnwämetauscher

Inlet Temp. : 1S0°C

Sprühtroc nung Outlet Temp.: 75°C

Endprodukt 35,5 Kg Pulver 52,7 % Protein i.T;

Für die Herstellung von Casein bzw. Caseinat wird ein wei¬ teres Fließschema beigefügt, in dem die einzelnen Stufen folgende Bedeutung haben.

Standard Magermilch, pasteurisiert und gekühlt

Zugabe einer Phosphat- oder Citratlösung, 0,5 bis 20 % des Milchproteins (Phosphat-, Citratlösung 10 %)

Plattenwärmetauscher, Erhitzung von ca. 5 min. auf 35 bis 40°C

Zugabe von Salzsäure, Schwefelsäure, Milchsäure oder Zitronensäure. pH-Abfall von ca. 6,6 auf 4,6.

Direkte Dampfeinspritzung, T-Erhöhung auf 75 bis 90°C, Caseinausfällung

Coagulum und Molke werden 0,5 bis 4 min auf 70 bis 90°C gehalζen; Ausbildung einer festen Casein-Galerte

Trennung von Casein und Hauptanteil der Molke

Waschen des Caseins mit warmen Wasser, um Lactose und Mineralien zu entfernen

9 Abtrennung des Waschwassers und der Trockenmasse- konzentrierung

/13 Sprühtrocknung oder Extrusion bis zu einer Trockenmasse von ca. 95 %

Lösen von Casein im Alkali und Zugabe von Phos¬ phatlösung

Maσeroilch j ^"

i

Phosphat Mischen 2 - 15°C

I

Vorerhitzung

campr HCJ Mischen

λurf nσbehälter

Zentrifuge -> Molke

Mischen Wasser

Zentrifuge -> Waεchwasser

Dekanter -> Waschwasser 9

Trockner

Caseinate

Für die Verwendung der erfindungsgemäßen Produkte zur Her¬ stellung von Schmelzkäsezubereitungen werden in der Anlage einige Beispiele beigefügt, die die Erfindung erläutern, aber nicht beschränken sollen. Wie man den Beispielen ent¬ nehmen kann, bewirkt eine Stabilisation der Molken- bzw. Caseinproteine eine wesentliche Verbesserung des Aussehens und der Konsistenz der erhaltenen Käse. Proteinanteiie in den Molkeproteinen von unter 30 % in der Trockensubstanz oder eine nicht ausreichende Phosphatstabilisierung (native Proteine) erweisen sich als nicht brauchbar.

Beispie l 1

Streichfähige Schmelzkäsezubereitung (49 % TM - 61 % Fett i.Tr. ) Zusatz 5 % Molkenprotein (96 % Protein) i. Endprodukt

Grundrezeptur

750,0 g Ceddar (50 % FiT) 750,0 g Gouda (50 % FiT) 521,7 g Butter (84 %)

75,0 g Molkenorotein 96 % in Trockensubstanz

47,3 g JOHA s ^" 9 815,2 g Wasser incl . Kondensat

Erhitzung der Zutaten innerhalb 9 min auf 90 bis 92°C, direkte Dampfzufuhr; Rührgeschwindigkeit 120 UpM;

Varianten (für 5 % MP 96 %-ig) der o.g. Grundrezeptur:

a. natives Molkenprotein mit einem Proteingehalt von 80 %

sensorische Beurteilung:

Aussehen Äußeres klebt an der Folie Inneres rauh Konsistenz zu fest, untypisch Geschmack nicht ausgeprägt

natives Molkenprotein, Proteingehalt 60

sensorische Beurteilung:

Aussehen Äußeres klebt an der Folie Inneres rauh Konsistenz zu fest, untypisch Geschmack nicht ausgeprägt

natives Molkenprotein, Proteingehait 35

sensorische Beurteilung:

Aussehen Äußeres klebt an der Folie Inneres rauh Konsistenz zu fest, untypisch Geschmack nicht ausgeprägt

Molkenprotein modifiziert mit JOHA SDS 2, Proteinge¬ hait 80 %

sensorische Beurteilung:

Aussehen Äußeres klebt leicht an der Folie Inneres in Ordnung Konsistenz cremig Geschmack typisch

Molkenprotein modifiziert mit JOHA S 9, Proteingehalt 80 %

sensorische Beurteilung;

Aussehen Äußeres klebt leicht an der Folie Inneres in Ordnung Konsistenz cremig Geschmack typisch

Molkenprotein modifiziert mit JOHA SDS 2, Proteinge¬ halt 60 %

sensorische Beurteilung:

Aussehen Äußeres klebt leicht an der Folie Inneres in Ordnung Konsistenz cremig Geschmack typisch

Molkenprotein modifiziert mit JOHA S 9, Proteingehait 60 %

sensorische Beurteilung:

Aussehen Äußeres klebt leicht an der Folie Inneres in Ordnung Konsistenz cremig Geschmack typisch

Molkenprotein modifiziert mit JOHA SDS 2, Proteinge¬ hait 30 %

sensorische Beurteilung:

Aussehen Äußeres klebt an der Folie Inneres leicht rauh Konsistenz untypisch, rauh Geschmack nicht ausgeprägt

Moikenprotein modifiziert mit JOHA S 9, Proteingehait 30 %

sensorische Beurteilung:

Aussehen Äußeres klebt an der Folie Inneres leicht rauh Konsistenz untypisch, rauh Geschmack nicht relevant

Die mit JOHA SDS 2 und mit JOHA S 9 modifizierten 60 %- und 80 %-igen Molkenproteine zeigen im Endprodukt eine lockere, glänzende und cremige Konsistenz. Modifizierte Proteine ab 30 % Protein sind jedoch ebenfalls noch brauchbar.

Die nicht modifizierten Molkenproteine sowie modifizierte Molkenproteine mit Proteingehalten unter 30 % zeigen nicht die gewünschten Ergebnisse. Die Konsistenz dieser Schmelz¬ käse ist zu fest, rauh, die Oberfläche ist matt, man erkennt Stippen.

Für die Modifizierung der Molkenproteine mit Phosphaten wurde mit JOHA SDS 2 eine Phosphatkombination mit möglichst hohem ortho-Phosphatanteil gewählt, mit JOHA S 9 wurde eine Phosphatmischung mit höchstmöglichem Polyphosphatanteil eingesetzt .

Be ispiel 2

Herstellung von Elockschmeizkäse (54 % TM 48 Fett

Ersatz von Labcasein durch modifiziertes Molkenorotein

Grundrezeptur (Vergleich) (Erfindung)

1

80,0 g Molkenprotein [Proteingehait ca. 73 %) (Phosphatgehalt 3 % )

Schmelzdauer 10 min, 120 UpM, Schmelztemperatur 70 bis 75°C; 350,0 g Wasser, incl. Kondensat (Zugabe 200 g)

(FiT = Fett in Trockenmasse)

Beurteilung der Wiederschmelzbarkeit:

Herstellung modifizierter Molkenproteine

Modifizierung mit JOHA SDS, JOHA S 9 Proteingehalte 30 bis 80 %

Analytik :

MP 80 A 1 A 2

Ges. P ₂ θ5(%) 0,96 ?-Chrom. Mono Protein (%) 75, 61 Asche (%) 2,34 pH (10 %) Löslichkeit 96 %

A 1 und A 2 modifizierte Molkenproteine MP 80 nicht modifiziertes Molkenproteinkonzentrat

Zugabe eines 25 bis 30 %-igen ≤lurrys, bezogen auf das Retentat 1 % JOHA S 9 bzw. 1 % JOHA SDS 2.

(JOHA ist ein eingetragenes Warenzeichen der Anmelderin)