mi | Technik/IT Modulation der Mikrogelpartikel in fetthaltigem Frischkäse durch Temperieren Mikrostruktur und Textureigenschaften, Teil 1 Unsere Autoren: Theo Ralla, Christian Hahn & Jörg Hinrichs, Universität Hohenheim, Institut für Lebensmittelwissenschaft Fetthaltige Frischkäseprodukte mit sensorisch cremiger Textur werden vom Verbraucher bevorzugt. Große, aggregierte Mikrogelpartikel sind nicht nur visuell störend, sondern können auch die sensorische Wahrnehmung beeinträchtigen und sollten deshalb durch eine geeignete Technologie im Endprodukt vermieden werden. Aber wie entstehen große Mikrogelpartikel und welchen Einfluss hat enthaltenes Fett auf die Aggregation, die Mikrostruktur und die Festigkeit des Endprodukts? Einleitung Unter dem Begriff Frischkäse werden in Deutschland verschiedene Käsesorten zusammengefasst, die einen feinsäuerlichen Geschmack aufweisen und einen Wassergehalt von mehr als 73 % in der fettfreien Käsemasse enthalten. Basierend auf dem Fettgehalt in der Trockenmasse (F. i. Tr.) werden die Käsesorten weiter unterteilt, beispielsweise in die Magerstufe (< 10 % F. i. Tr.), die Dreiviertelfettstufe (≥ 30 % F. i. Tr.) oder die Doppelrahmstufe (60 – 85 % F. i. Tr.). Unabhängig vom Fettgehalt in der Trockenmasse ist ein cremiges Produkt gewünscht, worauf die Technologie ausgelegt werden sollte. In der Produktion sind Fermentieren und Konzentrieren die Hauptprozessschritte, wobei die Technologie so gestaltet wird, dass die gewünschten texturellen Eigenschaften mit optimiertem Rohstoffeinsatz erreicht werden. Vereinfacht wird die Frischkäseherstellung durch eine kombinierte mikrobielle und enzymatische Fermentation hocherhitzter Milch eingeleitet, während der die in der Milch enthaltenen Caseinmicellen (0,1 – 0,3 μm) zu einem Gel aggregieren. Wenn der Ziel-pH-Wert (~ IEP 4,6 der Caseine) erreicht ist, wird das dreidimensionale Gelnetzwerk durch Aufrühren in Mikrogelpartikel zerkleinert (1 – 100 μm) (Ciron et al. 2010). Die so entstandene Suspension aus Mikrogelpartikeln wird einem Separator bzw. einer Ultrafiltrationsanlage zugeführt, darin konzentriert, indem Molke bzw. Permeat abgetrennt wird, und gekühlt. Die konzentrierte Suspension aus Mikrogelpartikeln stellt die Frischkäsegrundmatrix dar, aus der sich durch Zugabe von z. B. Sahne, Hydrokolloiden und Gewürzen in Kombination mit einer thermischen und/oder mechanischen Nachbehandlung die breite Vielfalt der auf dem Markt erhältlichen Frischkäseprodukte ableitet. Nicht nur die Zutaten beeinflussen die Sensorik und Textureigenschaften, sondern auch die thermische und/oder mechanische Nachbehandlung (Hahn et al. 2011, 2012 a,b). Kenntnisstand In einem AiF-geförderten Forschungsprojekt (AiF 15584N) wurde in einer Arbeitsgruppe an der Universität Hohenheim die thermische und mechanische Nachbehandlung von Frischkäse (8,2 % Protein, 12,7 % Trockensubstanz) hergestellt aus Magermilch experimentell untersucht. Die mittels Membrantrennverfahren konzentrierte Mikrogelsuspension wurde direkt nach dem Konzentrieren für 1 bis 300 min auf 23 – 54 °C temperiert und jeweils die Partikelaggregation verfolgt. Beobachtet wurde eine zeitliche Verschiebung der Partikelgrößenverteilung zugunsten größerer Partikelaggregate, wobei die Anzahl an kleinen Mikrogelpartikeln stetig abnahm. In weiteren Experimenten wurde als sensorisch wahrnehmbare kritische Partikelgröße ein d75,3 > 40 μm ermittelt (Hahn et al., 2011). Vereinfacht kann das zeitabhängige Partikelwachstum bei einer Temperatur über eine Potenzfunktion beschrieben werden. Aus den temperaturabhängigen Geschwindigkeitskonstanten wurde die Aktivierungsenergie, EA, der Mikrogel- Partikelaggregation berechnet. Aus dem Betrag EA = 26 kJ mol-1 (bei pH 4,5) wurde auf ein überwiegend diffusionslimitiertes Partikelwachstum geschlossen (Hahn et al. 2011, 2012 a,b). Untersucht wurde ebenfalls der Einfluss des Proteingehalts, und es wurde eine Modellgleichung für das Partikelwachstum in fettfreien fermentierten Milchprodukten während einer thermischen Nachbehandlung aufgestellt und Biotechnologie, Garbenstraße 21, 70599 Stuttgart 16 6 2014 | moproweb.de
molkerei-industrie_06_2014
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