erwärmt und in einem Schritt zu einer homogenen Matrix fusioniert.
Am Austritt des Extruders kann der Rohkäse durch verschiedene
Aufsätze in gewünschte Formen (rund, eckig oder herzförmig)
gebracht werden.
Die Reifung individueller Schnittkäse wird durch die Injektion
ausgewählter Starterkulturen initiiert. Die notwendige Injektionsstrategie
für ein homogen gereiftes Endprodukt wird mittels
prädikativer Mikrobiologie über ein im Projekt entwickeltes Simulationstool
vorgegeben.
Thermo-mechanische Fusion
mittels Extrusion
Bereits bekannte Prozesse wie z. B. Schmelzkäseproduktion sehen
ein Mischen von Käse unterschiedlicher Reifegrade vor, um durch
Proteolysegrad, Calciumgehalt und -verteilung die gewünschten
thermo-rheologischen Eigenschaften einzustellen. Bei der Technologie
Plattform soll „grüner“ Käsebruch prozessiert werden.
Daher dient alleine das direkte Ansäuern dazu die Milch bzw. den
Käsebruch für die thermo-mechanische Fusion vorzubereiten.
Durch das direkte Ansäuern wird das Calciumgleichgewicht von
micellarem zu freiem Calcium verschoben, der Calciumgehalt im
Käsebruch sinkt (Metzger et al., 2000, Gaucheron, 2005).
Die thermo-rheologischen Eigenschaften von direkt-gesäuertem
Käsebruch wurden mittels oszillatorischer Rheologie mit Temperature
Sweep bestimmt (Bild 3). Während einer Aufheizphase
von 20 bis 80 °C werden das Speicher (G‘)- und das Verlustmodul
(G‘‘) gemessen. Der Verlustfaktor tan δ beschreibt das Verhältnis
der beiden Module (G‘‘/G‘) und indiziert den Gel-Sol-Übergang für
tan δ > 1. Für Käsebruch bei pH 5,5 (18 mg Ca/g Protein) wurde
die Gel-Sol-Übergangstemperatur bei 52 °C bestimmt. Mit steigendem
pH-Wert bzw. Calciumgehalt nahm die Gel-Sol-Übergangstemperatur
zu. Ab einem Calciumgehalt von 29 mg Ca/g Protein
(pH 6,0) wurde kein Gel-Sol-Übergang bestimmt. Folglich ist ein
Ansäuern auf pH-Wert < 6,0 in Kombination mit einer Extrusionstemperatur
> 55 °C notwendig, um einen Gel-Sol-Übergang zu erreichen
18 6 2017 | moproweb.de
Bild 4: Oben: A: Schnitt durch den Rohkäse nach dem Salzen; B:
mit den markierten Injektionspunkten (Käse Durchmesser ca.
6 cm, Länge ca. 20 cm). Unten: Schnitt durch die gereifte Käsematrix
mit Gärlöchern; A: Vorexperiment, B: Wiederholung
(tan δ > 1). Mit sinkendem Calciumgehalt stieg zudem die
Fließfähigkeit (tan δmax) der Käsebruchproben.
Injektion von Starterkultur
In Vorversuchen zum laufenden Projekt wurden extrudierte
„grüne“ Käse im Salzbad (NaCl = 14,5 g/L, ϑ = 13 °C, pH = 5 ,4)
für 2 h behandelt (Bild 4, oben A). Zum Visualisieren der Verbreitung
von Substrat bzw. Metabolit der injizierten Kulturen wurden
Propionsäure-Bakterien (Propionibacterium freudenreichii
subsp. shermanii) ausgewählt. Diese werden üblicherweise in der
Emmentaler-Herstellung genutzt und sind verantwortlich für die
typischen runden Gärlöcher und das Aroma, in dem Propionsäure
einen Marker darstellt. Je 1 ml suspendierte Propionsäure-Bakterien
Starterkultur wurde in den noch weichen Rohkäse (d: 6 cm;
l: 20 cm) (Bild 4, oben B) injiziert. Das eingesetzte Volumen und die
Keimzahl wurden anhand eines Standardprotokolls zur Herstellung
von Großlochkäse nach Emmentaler-Art abgeschätzt, wobei Verluste
an Mikroorganismen durch Bruchwaschen und Molkenabzug
berücksichtigt wurden. Nach dem Injizieren wurde der Rohkäse vakuumverpackt
und bei 23 °C für 4 Wochen gereift. Bild 4, unten
A und B, zeigt die über die Matrix verteilten Gärlöcher. Folglich
wurde die metabolische Aktivität der injizierten Mikroorganismen
visualisiert und es wurde gezeigt, dass innerhalb der Reifungszeit
eine Verteilung der Metaboliten in der Schnittkäsematrix stattfindet
(Propionsäure-Konzentration: 677 ± 45 mg/kg).
Prädikative Mikrobiologie –
Tool zur Injektionsstrategie
Im Rahmen der Technologie-Plattform wird nicht nur das Ausreifen
nach Injektion von Reifungskulturen oder -enzymen erforscht,
sondern es soll ein Tool zur optimalen Injektionsstrategie entwickelt
werden. Auf Basis der prädikativen Mikrobiologie werden die
räumlich-zeitlichen Dispersionsvorgänge von Mikroorganismen,
Substraten und Metaboliten erfasst und resultieren in einem gekoppelten
System nicht linearer partieller Differentialgleichungen
mi | Technik/IT
Bild 3: Gel-Sol-Übergang (tan δ = 1) aus Temperature-Sweep-
Experimenten (Amplitude: 0,002, Frequenz: 1,5 Hz) bei verschiedenen
pH-Werten von Käsebruch mit TM 45 – 50 g/100 g
und 45 % F.i.TM