DE69027034T2

DE69027034T2 - Triglyzeridfreie käseschnitte und verfahren zur herstellung

Info

Publication number: DE69027034T2
Application number: DE69027034T
Authority: DE
Inventors: Gregory Buliga; Brian Davison; Alan Hamann; Alice Heth; Linda Jackson; Phillip Kerwin; Mark Miller; David Pechak; Laura Prostko; William Schwimmer; Gary Smith
Original assignee: Kraft Foods Inc
Current assignee: Mondelez International Inc
Priority date: 1989-08-18
Filing date: 1990-08-16
Publication date: 1996-09-26
Anticipated expiration: 2010-08-17
Also published as: PT95028B; EP0487649A1; NO920581L; JP3035342B2; ATE137917T1; JPH04507349A; WO1991002461A1; US5215778A; AU6428290A; IE902983A1; ES2088433T3; KR0140069B1; DE69027034D1; EP0487649B1; PT95028A; FI920673A0; NO920581D0; CA2059524A1; AU643706B2; EP0487649A4

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft kalorienarme, im wesentlichen fettfreie Schmelzkäseerzeugnisse, die strukturelle und organoleptische Geschmacks-Charakteristiken haben, die diejenigen von herkömmlichen Schmelzkäsescheiben-Produkten simulieren, sowie Verfahren zum Herstellen solcher Produkte.
Schmelzkäse wird herkömmlich hergestellt durch Vermischen von Milchfett-enthaltenden Käsen und anderen Molkereiprodukten, wie etwa Magermilchpulver und Molkefestsubstanzen, mit Emulgatorsalzen, wie Dinatriumphosphat, bei erhöhten Temperaturen, um ein homogenes, pumpfähiges, fluides Käsematerial zu erzeugen, das zu Flächenkörpern, Scheiben oder anderen Formen geformt und zum Verkauf verpackt werden kann. Der beträchtliche Milchfettanteil von Schmelzkäseprodukten ergibt nicht nur einen weichen Körper und eine weiche Struktur sowie erwünschte Schmelzeigenschaften, sondern erleichtert auch die Verarbeitung der natürlichen Käsebestandteile bei erhöhter Temperatur in dem Herstellungsverfahren. Das weglassen oder auch nur eine erhebliche Verminderung des Fettgehalts von Schmelzkäse kann auf Körper und Struktur des resultierenden Produkts sowie auf die Verarbeitung der Käseschmelze eine nachteilige Auswirkung haben.
Seit vielen Jahren werden ganz erhebliche technische Anstrengungen unternommen, um fettarme oder im wesentlichen fettfreie Nahrungsmittelerzeugnisse zu entwickeln, die Charakteristiken aufweisen, die die Struktur und das "Mundgefühl" von Speisefett enthaltenden Nahrungsmittelerzeugnissen simulieren. Diese Anstrengungen umfassen die Verwendung verschiedener Arten von nichtaufgeschlossenen fettähnlichen Materialien, wie Sucrosepolyestern und Polyglycerinpolyestern, die das Verdauungssystem ohne Absorption passieren sollen.
Sehr viel Arbeit ist über lange Zeit in Verbindung mit volumenvergrößernden Substanzen, wie pulverisierter und mikrokristalliner Cellulose, in fetthaltigen und fettarmen Nahrungsmittelprodukten geleistet worden. In dieser Hinsicht beziehen sich beispielsweise die US-PS'en 3 067 037, 3 141 875, 3 157 518, 3 251 824, 3 388 119, 3 539 365, 3 573 058, 3 684 523, 3 947 604, 4 199 368 und 4 231 802, 4 346 120, 4 400 406, 4 427 701 und 4 421 778 auf die Herstellung oder Verwendung von verschiedenen Cellulosearten in einer Vielzahl von Nahrungsmittelprodukten. Solche Cellulosematerialien werden für verschiedene fettarme oder im wesentlichen fettfreie Nahrungsmittelprodukte eingesetzt oder vorgeschlagen, die eine Vielzahl von verschiedenen Formulierungen verlangen. Mit abnehmendem Fettgehalt in Nahrungsmittelerzeugnissen, die erhebliche Anteile an Cellulosematerialien, wie etwa mikrokristalliner Cellulose enthalten, ergeben sich jedoch nachteilige Auswirkungen auf Körper und Struktur der Nahrungsmittelprodukte, und ungünstige sensorische Auswirkungen, wie z.B. ein Belag oder ein Gefühl des Zusammenziehens im Mund sowie der Mangel an gut abgerundeten sensorischen Charakteristiken tendieren dazu, stärker hervorzutreten.
Ein Verfahren zum Herstellen von kaltverpackten Hüttenkäse- oder Quarkprodukten ist in der US-PS 4 749 584 angegeben. Das Verfahren ist darauf gerichtet, einen gleichmäßigen, fettarmen Käsegrundstoff herzustellen, der hinsichtlich Geschmack, Struktur und Aussehen einem Rahmkäse gleicht. Bei dem beschriebenen Verfahren werden hohe Anteile von Sauermilchprodukt, wie Hüttenkäse oder Quark, mit einem niedrigen Anteil Gummi und einem Buttersalz vermischt. Das Verfahren umfaßt nicht die Zugabe irgendeiner fettmimetischen Komponente zu dem Produkt.
Die US-PS 3 023 104 beschreibt den Einsatz von Cellulosekristallit-Aggregaten zur Herstellung aller Arten von Nahrungsmitteln einschließlich Käse.
Die JP-PS JP-A-60-47628 beschreibt ein Verfahren, das den Einsatz von Titandioxid als Trübungsmittel umfaßt.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren angegeben zum Herstellen eines im wesentlichen fettfreien Schmelzkäseprodukts, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist: Vermischen von zerkleinertem natürlichen Magermilchkäse, der 50 bis 60 Gew.-% Wasser, weniger als 1,67 Gew.-% Fett und 40 bis 50 Gew.-% nichtfette Festsubstanzen aufweist, fettfreien Molkereifestsubstanzen, einem wäßrigen Brei aus poröser, teilchenförmiger, mikroretikulierter, mikrokristalliner Cellulose, die 5 bis 12 Gew.-% mikroretikulierte mikrokristalline Cellulosefestsubstanzen aufweist, Maisstärkesirup-Festsubstanzen mit niedrigem Dextrose-Äquivalent, und zwar einem Dextrose- Äquivalent (DE) von 15 bis 20, einer anionischen hydrophilen Gummikomponente, Emulgatorsalzen und einem Titandioxid- Trübungsmittel, um ein im wesentlichen fettfreies Schmelzkäsegemisch zu bilden, wobei die mikroretikulierte mikrokristalline Cellulose hergestellt wird durch die folgenden Schritte: Erhitzen und wiederholtes, wenigstens zweifaches Scheren einer wäßrigen Dispersion, die 5 bis 20 Gew.-% mikrokristalline Cellulose und 80 bis 95 Gew.-% Wasser aufweist, in einer Hochscherungszone, die einen Druckabfall von wenigstens 8,723 x 10&sup7; Nm&supmin;² (12 000 psi) hat, um die mikrokristallinen Cellulosefragmente zu zerkleinern, und erneutes Agglomerieren der kristallinen Cellulosefragmente unter Hochscherungsbedingungen, um eine wäßrige Dispersion aus porösen, mikroretikulierten, mikrokristallinen Partikeln mit einem Porenvolumen von wenigstens 25 Vol.-%, einer Partikelgröße im Bereich von 2 bis 25 µm (Mikrometer) und einer mittleren Partikelgröße im Bereich von 2 bis 25 µm (Mikrometer) zu erzeugen;
Einpressen von Dampf in das Käsegemisch, um es auf eine Verarbeitungstemperatur im Bereich von 72,8 ºC (165 ºF) bis 132,2 ºC (270 ºF) unter Vermischen zu erhitzen, um eine im wesentlichen homogenisierte, verflüssigte Käseschmelze zu bilden;
Halten der im wesentlichen homogenen, verflüssigten Käseschmelze auf dieser hohen Verarbeitungstemperatur, um eine Hochtemperatur-Schmelzkäseschmelze zu erhalten;
Entspannungskühlen der Hochtemperatur-Schmelzkäseschmelze auf eine Temperatur im Bereich von 60 ºC (140 ºF) bis 76,6 ºC (170 ºF); und
Verpacken der abgekühlten Käseschmelze zum Erhalt eines verpackten, im wesentlichen fettfreien Schmelzkäseprodukts, das weniger als 1,67 Gew.-% Fett und erwünschte fettmimetische Charakteristiken hat.

Beschreibung der Zeichnungen

Figur 1 ist ein Prozeßführungsschema, das eine spezielle Ausführungsform des Verfahrens zum Herstellen eines fettfreien Schmelzkäseprodukts gemäß der Erfindung zeigt;
Fig. 2 ist ein Schema einer speziellen Ausführungsform eines kontinuierlichen Mehrfachdurchlaufverfahrens vom Durchlauf- Rührkesselreaktortyp zum Herstellen von wäßrigen Dispersionen von mikroretikulierter, mikrokristalliner Cellulose, die bei dem Verfahren gemäß Fig. 1 eingesetzt werden kann; und
Figur 3 ist ein Schema, das die Herstellung von natürlichem Magerkäse und ein Mahlverfahren zum Herstellen von vermahlenem Magerkäse für den Einsatz bei dem Verfahren von Fig. 1 zeigt.

Beschreibung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung richtet sich auf im wesentlichen fettfreie, fettmimetische kalorienarme Schmelzkäseprodukte sowie auf Verfahren zum Herstellen von solchen im wesentlichen fettfreien Schmelzkäseprodukten.
Im allgemeinen werden gemäß den Verfahrensaspekten der Erfindung Verfahren zum Herstellen von im wesentlichen fettfreien Schmelzkäseprodukten angegeben, die die folgenden Schritte aufweisen: Vermischen von bestimmten Mengen von Komponenten, die zerkleinerten natürlichen Magermilchkäse, der 50 bis 60 Gew.-% Wasser, weniger als 1,5 Gew.-% Fett und 40 bis 50 Gew.-% nichtfette Festsubstanzen aufweist, nichtfette Molkereifestsubstanzen, wie nichtfette Milchfestsubstanzen, Molkefestsubstanzen und Gemische daraus, einen wäßrigen Brei aus poröser, teilchenförmiger, mikroretikulierter, mikrokristalliner Cellulose im Bereich von 5 bis 20 und bevorzugt von 8 bis 11 Gew.-% mikroretikulierter, mikrokristalliner Cellulose, Maisstärkesirup-Festsubstanzen mit einem DE von 15 bis 28, eine anionische hydrophile Gummikomponente, wie Carrageen, Carboxymethylcellulose und Gemische daraus, gemeinsam mit Emulgatorsalzen und einem Titandioxid-Trübungsmittel aufweisen, um ein im wesentlichen fettfreies Schmelzkäsegemisch zu bilden. Geeignete Geschmacksstoffe, wie Buttermilchfestsubstanzen, natürliche und synthetische Butter- und Molkereigeschmacksstoff-Komponenten, Enzym-modifizierter Käse und Gemische daraus, können nach Wunsch eingesetzt werden. Allerdings sollten Geschmacksstoff-Komponenten, die Fette enthalten, nicht in Mengen eingesetzt werden, die den Gesamtfettgehalt des Fertigprodukts über den kleinsten gewünschten Wert von 1,67 Gew.-% oder weniger erhöhen. Außerdem wird gemäß dem Verfahren kontinuierlich Dampf in das Gemisch eingepreßt, um das Gemisch auf eine Verarbeitungstemperatur im Bereich von ca. 73,8 ºC (165 ºF) bis 132,2 ºC (270 ºF), bevorzugt 101,7 bis 107,2 ºC (215 bis 225 ºF) (typischerweise ca. 104,4 ºC (220 ºF)) unter Vermischen zu erhitzen, so daß eine im wesentlichen homogene, verflüssigte Käseschmelze in einem Durchflußsystem erhalten wird. Wenigstens 6 Gew.-% bis 17 Gew.-% und bevorzugt 9 bis 14 Gew.-% Dampf, bezogen auf das Gewicht des Gemischs, wird in das Gemisch eingepreßt, und zwar mit einem Druck von wenigstens 2,757 x 10&sup5; Nm&supmin;² (40 psi) und einer Dampftemperatur von wenigstens 104,4 ºC (220 ºF), bezogen auf das Gesamtgewicht des Käsegemischs. Die im wesentlichen homogene verflüssigte Käseschmelze wird auf der relativ hohen Verarbeitungstemperatur im Bereich von 101,7 ºC (215 ºF) bis 107,2 ºC (225 ºF) während wenigstens ca. 85 s oder in einer äquivalenten Zeit/Temperatur-Beziehung gehalten, um eine Hochtemperatur-Schmelzekäseschmelze zu erhalten. Alternativ kann das Gemisch durch Einpressen von Dampf unter Vermischen chargenweise in einem herkömmlichen Aufgabekocher bei einer Temperatur von wenigstens 73 ºC (165 ºF) für wenigstens 3 min gekocht werden, so daß eine Hochtemperatur-Schmelzkäseschmelze erhalten wird.
Die Hochtemperatur-Schmelzkäseschmelze wird anschließend entspannungsgekühlt durch Ausbringen der Käseschmelze in eine Vakuumzone, die auf einem Druck von weniger als 1,015 x 10&sup5; Nm&supmin;² (30 Inch Quecksilber) gehalten wird, um eine ausreichende Wassermenge aus der Käseschmelze zu entfernen, so daß die Käseschmelze auf eine Temperatur im Bereich von 60 ºC (140 ºF) bis 76,6 ºC (170 ºF), bevorzugt von 61,6 ºC (143 ºF) bis 63,8 ºC (147 ºF) abgekühlt wird. Die entspannungsgekühlte Käseschmelze kann nach herkömmlichen Heißverpackungsmethoden verpackt werden, um ein abgepacktes, im wesentlichen fettfreies Käseprodukt mit erwünschten fettmimetischen Charakteristiken zu erhalten.
Solche im wesentlichen fettfreien Schmelzkäseprodukte werden unter Einsatz eines natürlichen Magerkäses mit hohem Feuchtegehalt als einer Hauptkomponente hergestellt. Ein solcher Magerkäse mit hohem Feuchtegehalt hat im allgemeinen einen Feuchtegehalt von mehr als 50 Gew.-%, gewöhnlich im Bereich von 50 bis 60 Gew.-% Wasser, bezogen auf das Käsegewicht. Die fettfreien Schmelzkäseprodukte enthalten ausreichend hochfeuchten Magerkäse, so daß sie ein im wesentlichen homogenes Gemisch aus 18 bis 28 Gew.-% natürlichem Magerkäse auf Feststoffbasis, 0,25 bis 2 Gew.-% dispergierte, poröse, teilchenförmige, mikroretikulierte, mikrokristalline Cellulose auf Feststoffbasis, 53 bis 65 Gew.-% Wasser, 2 bis 5 Gew.-% Maisstärkesirup-Festsubstanzen mit einem DE von 15 bis 28, 0,20 bis 0,75 Gew.-% einer polyanionischen Gummikomponente, 0,5 bis 4,0 Gew.-% Emulgatorsalze, 10 bis 20 Gew.-% Molkereifestsubstanzen, 0,5 bis 0,25 Gew.-% Titandioxid und weniger als ungefähr 1 Gew.-% aufschließbare Triglyceride aufweisen. Das im wesentlichen fettfreie Schmelzkäseprodukt sollte einen pH-Wert im Bereich von 5,3 bis 6,1 und bevorzugt im Bereich von 5,60 bis 5,8 haben und kann bis zu ungefähr 3 Gew.-% Geschmacks- und Farbstoffe enthalten. Teilchenförmige Würzmittel, wie Piment, Pfeffer, fettfreie natürliche oder analoge Schinkenstückchen, können ebenfalls als Zusatzkomponenten in einer Matrix des fettfreien Schmelzkäseprodukts enthalten sein und sind in den obigen Prozentangaben nicht enthalten.
Natürlicher, hochfeuchter Magerkäse ist ein wichtiger Bestandteil der fettfreien Schmelzkäseprodukte der vorliegenden Erfindung. Der natürliche hochfeuchte Magerkäse kann einen Feuchtegehalt im Bereich von 50 bis 60 Gew.-% haben und wird aus Magermilch mit einem Fettgehalt von weniger als 0,15 Gew.-% so, wie sie ist, hergestellt, um aus der Magermilch einen Magerkäse zu erhalten, der weniger als 1,25 und bevorzugt weniger als 1,0 Gew.-% Fett hat. Der Käse wird für wenigstens 3 Wochen und bevorzugt für einen Zeitraum von 3 bis 8 Wochen gereift, um einen ausreichenden Abbau für die Verarbeitung zuzulassen. Vor dem Vermischen wird der natürliche, hochfeuchte Magerkäse vermahlen, um ein feinzerkleinertes natürliches Käseprodukt zu erhalten, das mit den übrigen Komponenten vermischt wird.
Das fettfreie Käseprodukt enthält außerdem Molkereifestsubstanzen, wie etwa nichtfette Trockenmilchfestsubstanzen, Molkefestsubstanzen oder Gemische daraus. Diese Bestandteile bilden eine Molkereifestsubstanzen-Basis für das Wasser, das dem Produkt mit der wäßrigen mikroretikulierten, mikrokristallinen Cellulosedisperdion und in dem Dampfeinpreßschritt zugeführt wird, so daß in dem fertigen Erzeugnis ein gewünschter Feststoffanteil erhalten wird. Die kombinierte Molkereifestsubstanz-Komponente sollte einen Fettgehalt von weniger als 1 Gew.-% haben.
Wie gesagt, ist zwar das Schmelzkäseprodukt im wesentlichen fettfrei, aber Emulgatorsalze, die herkömmlich in fetthaltigen Schmelzkäseprodukten eingesetzt werden, werden in Mengen von 0,5 bis 4,0 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Schmelzkäseprodukte, eingesetzt. Dinatriumphosphat in einer Menge von 1,5 bis 3 % und Natriumcitrat in einer Menge von 0,25 bis 1 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des Schmelzkäseprodukts, werden besonders bevorzugt.
Die poröse, teilchenförmige, mikroretikulierte, mikrokristalline Cellulosekomponente ist ein wichtiger Teil der Masse gemäß der Erfindung. Die mikroretikulierte Cellulose umfaßt zwar nur 0,25 bis 2 Gew.-% des im wesentlichen fettfreien Schmelzkäseprodukts, sie ist aber wichtig zur Bildung der Struktur und der organoleptischen bzw. sensorischen Charakteristiken des Produkts. Die mikroretikulierte mikrokristalline Cellulose ist teilchenförmig und hat eine solche Teilchengrößenverteilung, daß im wesentlichen sämtliche (d. h. wenigstens ca. 75 Gew.-%) mikroretikulierten, mikrokristallinen Celluloseteilchen eine größte Dimension von kleiner als 25 µm (Mikrometer) haben. Die mikroretikulierten, mikrokristallinen Celluloseteilchen sind porös und haben dabei ein Hohlraumvolumen von wenigstens 25 Vol.-% und bevorzugt wenigstens 50 Vol.-% der Teilchen. Man glaubt, daß die mikroretikulierten, mikrokristallinen Celluloseteilchen der hochviskosen wäßrigen Dispersionen ein innig miteinander verbundenes Produkt aus mikrofragmentierter mikrokristalliner Cellulose sind, die unter kontrollierten Bedingungen erneut agglomeriert sind, um stabile, poröse Teilchen zu bilden, die aus mikrokristallinen Teilchenfragmenten gebildet sind, die an voneinander beabstandeten Kontaktzonen durch kristalline Bindungskräfte miteinander verbunden sind. Die mikroretikulierten Teilchen der wäßrigen Dispersion haben vorteilhaft eine mittlere Teilchengröße im Bereich von 2 bis 25 µm (Mikrometer), und vorteilhaft haben wenigstens 50 Gew.-% der mikroretikulierten, mikrokristallinen Celluloseteilchen der wäßrigen Dispersion eine größte lineare Dimension im Bereich von 2 bis 25 µm (Mikrometer) und bevorzugt im Bereich von 5 bis 20 µm (Mikrometer). Es ist wichtig, daß die mikroretikulierte Cellulose aus der hochkristallinen mikrokristallinen Cellulose hergestellt ist. Mikrokristalline Cellulose wird herkömmlich aus Holzzellstoff durch saure Hydrolyse von Cellulosefasern hergestellt, so daß der ungeordnete parakristalline Bereich geschwächt und aufgelöst wird und die Molekulargewichtsverteilung und die Länge der kleinen Fasern der verbleibenden mikrokristallinen Cellulose begrenzt werden. Anschließendes Scheren setzt die unlöslichen, hochkristallinen Cellulosebündel frei. [W. R. Thomas, "Microcrystalline Cellulose (MCC or Cellulose Gel)", Food Hydrocolloids, Vol III (ed. M. Blockman), S. 9-42 (1986), CRC Press, Inc., Boca Raton, Florida; "Avicel Microcrystalline Cellulose - Product Description", Technical Bulletin G-34, GMC Corporation, Food & Pharmaceutical Products Division, Philadelphia (1985)].
Bei der Bildung der mikroretikulierten mikrokristallinen Cellulosematerialien können im allgemeinen feste mikrokristalline Cellulosekristallite fortschreitend in poröse mikroretikulierte Teilchen einer bestimmten Größenverteilung umgewandelt werden, und zwar durch einen Vorgäng kontrollierter Mikrofragmentation und erneuter Agglomeratbildung. Mikroretikulierte mikrokristalline Cellulosedispersionen zum Einsatz bei der Herstellung von im wesentlichen fettfreien Schmelzkäseprodukten können hergestellt werden durch Vorsehen einer wäßrigen Suspension einer mikrokristallinen Cellulose, die 80 bis 95 % Wasser und 5 bis 20 Gew.-% mikrokristalline Cellulose, bevorzugt 8 bis 11 Gew.-% mikrokristalline Cellulose, bezogen auf das Gewicht der wäßrigen Dispersion, aufweist. Die mikrokristallinen Cellulose-Feststoffteilchen können vorteilhaft eine anfängliche mittlere Teilchengröße im Bereich von 5 bis 40 µm (Mikrometer), beispielsweise im Bereich von 20 bis 30 µm (Mikrometer), haben. Die wäßrige mikrokristalline Cellulosedispersion wird wiederholt durch eine Höchstdruck-Hochscherungszone geleitet, so daß die mikrokristalline Cellulose zu kristallinen Fragmenten fragmentiert wird, die eine größte Dimension von weniger als 1 µm (Mikron) haben, und die kristallinen Submikron-Fragmente unter Hochscherungsbedingungen mit sehr kleinem Verwirbelungsgrad agglomerieren erneut, um poröse mikroretikulierte, mikrokristalline Celluloseteilchen mit der gewünschten Teilchengrößenverteilung zu bilden. "Höchstdruck-Hochscherungszone" bedeutet eine Scherungszone, die mit einem treibenden Druckabfall von wenigstens 8,723 x 10&sup7; Nm&supmin;² (12 000 psi) betrieben wird, der viskositätswirksam in Wärme verteilt wird. Wegen ihrer hochkristallinen Beschaffenheit haben die mikrokristallinen Celluloseteilchen eine starke Tendenz zur Rekristallisation, nachdem sie aufgebrochen worden sind, aber die Größe der rekristallisierten Teilchen wird durch die hohe Scherungsrate begrenzt, so daß mikroretikulierte Teilchen gebildet werden. "Höchstdruck-Hochscherungszone" bedeutet eine Scherungszone, die mit einem treibenden Druckabfall von wenigstens 8,723 x 10&sup7; Nm&supmin;² (12 000 psi) betrieben wird, der viskositätswirksam in Wärme verteilt wird.
Die Teilchengrößenverteilung des überwiegenden Anteils der mikroretikulierten mikrokristallinen Celluloseteilchen (z. B. 8 bis 12 µm) liegt in der Größenordnung von emulgierten Fetttröpfchen in vielen Produkten. Beispielsweise können Butterfett-Tröpfchen in Milch, die zur Herstellung von natürlichem Käse für herkömmlichen Schmelzkäse eingesetzt werden, eine mittlere Größe von ca. 4 µm haben. Die porösen, mikroretikulierten mikrokristallinen Celluloseteilchen können fähig sein, fettähnliche Charakteristiken in einem im wesentlichen fettfreien Schmelzkäseprodukt nachzuahmen, weil sie poröse, flexible Strukturen bilden, die etwa die gleiche Größe wie Fett-Tröpfchen haben. Die Funktionalität des mikroretikulierten mikrokristallinen Cellulosematerials in dem Schmelzkäseprodukt der Erfindung kann wenigstens teilweise aus seiner Fähigkeit resultieren, Wasser in seinen Zwischenräumen zurückzuhalten, da es insbesondere eine Zusammensetzung hat, die von dem Gemisch außerhalb der mikroretikulierten Celluloseteilchen verschieden ist. Die Dispersion aus mikroretikulierter Cellulose dient dem Zweck, die Proteinmatrix diskontinuierlich zu machen, und verzögert das Zähwerden des Produkts im Lauf von längeren Lagerzeiten.
Wie oben angegeben, wird das ursprüngliche mikrokristalline Cellulosematerial wiederholt durch die Höchstdruck-Hochscherungszone geleitet. Dabei wird das mikrokristalline Cellulosematerial am besten wenigstens zweimal und bevorzugt wenigstens dreimal durch eine Hochscherungszone geleitet, die eine Scherrate von wenigstens 5 x 10&sup6; (z. B. 1 x 10&sup7;) s&supmin;¹ mit einer spezifischen turbulenten Energie-Ableitungsrate von wenigstens 0,085 J (8,5 x 10&sup5;) erg je cm³ der Hochscherungszone hat. Die Höchstdruck-Hochscherungszone hat am besten eine Scherrate von wenigstens ca. 1 x 10&sup7; s&supmin;¹ bei einer turbulenten Energie-Ableitungsrate, die ausreicht, um die Temperatur der Suspension um wenigstens ca. 30 ºC zu erhöhen. Bevorzugt wird der gesamte mikrokristalline Cellulosebrei nacheinander durch die Höchstdruck-Hochgeschwindigkeits- und -Hochscherungs-Fragmentationszone geleitet, so daß das gesamte Material, das eine Verarbeitungsstufe durchlaufen hat, zu der nächsten Verarbeitungsstufe geleitet wird. Die Verarbeitung kann aber auch durch Kreislaufrückführung in einer Betriebsart mit Rührkesselreaktor erfolgen, was jedoch nicht genauso effizient ist. Bei einem Durchflußsystem mit kontinuierlicher Hochscherungsbehandlung kann der spezifische Energiebedarf (die Energieableitungsrate je Produktstrom-Durchsatzeinheit) vorteilhaft wenigstens ca. 10 000 Jkg&supmin;¹ (1 x 10&sup8; erg/g) sein. Bevorzugt wird eine turbulente Energie-Ableitungsrate von wenigstens 18 160 Jkg&supmin;¹ (4 x 10¹¹ erg/lb) der wäßrigen Dispersion je Durchgang durch die Hochscherungs-Hochgeschwindigkeitszone vorgesehen. Die kinetischen und Scherkräfte werden viskositätswirksam in Wärme und Fragmentation der mikrokristallinen Cellulose umgewandelt, und die Temperatur der Dispersion sollte bei Durchleiten durch die Höchstdruck-Mikrofragmentationszone um wenigstens 30 ºC steigen.
Wie oben angegeben, können Dispersionen von mikroretikulierter, mikrokristalliner Cellulose hergestellt werden, indem ein wäßriger Brei oder eine wäßrige Suspension der mikrokristallinen Cellulose starker Scherung bei sehr hohen treibenden Drücken unterworfen wird, um die Aufbereitung zur Mikrofragmentation und erneuten mikroporösen Agglomeration durchzuführen. Effektive Ergebnisse wurden erzielt unter Einsatz eines Homogenisators CD30 oder CD150 (von A.P.V. Gaulin Corp., Boston, MA) oder eines Rannie-Homogenisators (von A.P.V. Rannie, Copenhagen) unter Verwendung eines Homogenisierungs- Messerelements in einem dicht umgebenden Prallring bei einem Einlaufdruck von wenigstens ca. 8,723 x 10&sup7; Nm&supmin;² (12 000 psig) und bevorzugt wenigstens 8,963 x 10&sup7; Nm&supmin;² (13 000 psig), um mikroporöse reagglomerierte Mikrofragmente zu erhalten, die eine mittlere Teilchengröße im Bereich von 5 µm (Mikrometer) bis 15 µm (Mikrometer) in der maximalen Dimension haben.
Das Fertigprodukt hat eine glatte, sahneartige Struktur mit weißem Aussehen und mildem Geschmack. Der Gesamtfeststoffgehalt ist bevorzugt im Bereich von 8 bis 11 Gew.-% (z. B. ca. 10 Gew.-%), und die Viskosität ist bevorzugt im Bereich von 100 000 Nsm&supmin;² bis ca. 400 000 Nsm&supmin;² (10 000 bis 40 000 Centipoise) (z. B. 150 000 Nsm&supmin;² (15 000 cps)).
Die mikroretikulierte, mikrokristalline Cellulosedispersion ist mit bestimmten Mengen von Gummi und schwach dextrosehaltigen Maisstärkesirup-Festsubstanzen in dem Schmelzkäseprodukt kombiniert, um ein glattes, fettartiges sensorisches Gefühl im Mund und solche strukturellen Charakteristiken bei dem Schmelzkäseprodukt zu erreichen. Dabei weisen die Schmelzkäseprodukte 0,25 bis 0,75 Gew.-% polyanionischen Gummi von Nahrungsmittelgüte, wie etwa Xanthangummi, Carrageen, Carboxymethylcellulose und Gemische daraus auf. Gemische aus Carrageen und einer Carboxymethylcellulose von Nahrungsmittelgüte werden besonders bevorzugt. Carboxymethylcellulose ist ein wasserlösliches Polymer, das durch Versehen von Cellulose mit anhängenden Carboxymethylgruppen gebildet wird. Ein Grad der Carboxymethylsubstitution im Bereich von 0,4 bis 1,0 (z. B. 0,9) wird bevorzugt.
Carrageene sind strukturelle Polysaccharide von roten Meerespflanzen, wie Chondus crispus und Gigartina stellata. Es gibt verschiedene Arten von Carragenen, die zur Verwendung in Nahrungsmitteln aus roten Meerespflanzen gewonnen werden können, einschließlich Kappa-, Lambda- und Iota-Carrageene. Carragene einschließlich der Kappa-, Lambda- und Iota-Carrageene sind stark geladene anionische Polyelektrolyte mit hohem Molekulargewicht und regelmäßiger Konfiguration, die anionische Sulfatestergruppen haben, die regelmäßig entlang einem Polysaccharid-Grundgerüst angeordnet sind. Kappa-Carrageen wird besonders bevorzugt.
Es ist wichtig, den Gummi ohne Klumpen oder Aggregation zuzuführen, um eine gut gemischte Dispersion in dem Schmelzkäseprodukt zu bilden. Der Gummi wird vorteilhaft in Trockenform in Beimengung mit anderen pulverförmigen Komponenten, wie Magermilchpulver und pulverförmigen getrockneten Molkesubstanzen, dem vermahlenen Magerkäse und der hochviskosen mikroretikulierten, mikrokristallinen wäßrigen Cellulosedispersion unter Scherungsbedingungen, etwa in einem Bandmischer, direkt zugefügt. Alternativ können die Gummibestandteile entweder für sich oder in Beimengung mit anderen pulverförmigen Komponenten zuerst mit der mikroretikulierten mikrokristallinen wäßrigen Cellulosedispersion vermischt werden, um ein gleichmäßiges Naßgemisch zu bilden, das anschließend mit dem vermahlenen Magerkäse und allen übrigen Komponenten vereinigt wird. Dabei können die Gummi direkt in die mikroretikulierte, mikrokristalline wäßrige Cellulosedispersion eingemischt und darin gelöst werden, oder sie können mit anderen trockenen und bevorzugt pulverisierten Komponenten vorvermischt werden, bevor ein solches Vermischen und Lösen in einem geeigneten Mischer wie etwa einem Breddo-Mischer stattfindet.
Maisstärkesirupe mit niedrigem Dextrose-Äquivalent werden in den im wesentlichen fettfreien Schmelzkäseprodukten der Erfindung verwendet, um einen begrenzten Süßungsgrad zu ergeben und Fettfestsubstanzen zu ersetzen. Die Maisstärkesirupkomponente mit niedrigem Dextrose-Äquivalent in bestimmten Anteilen hat ein DE im Bereich von 15 bis 28 und bevorzugt im Bereich von 20 bis 25. Solche Maisstärkesirup-Festsubstanzen mit einem DE von 15 bis 28 können dürch Säure-, Enzym- oder Säure-Enzym- Hydrolyse von Maisstärke erhalten werden. Der Dextrose-Äquivalent- bzw. DE-Wert kann nach der folgenden Formel berechnet werden: DE = 100/(Mn/180,16), wobei Mn das Zahlenmittel des Molekulargewichts der Maisstärkesirup-Festsubstanzen ist. Solche Maisstärkesirup-Festsubstanzen mit niedrigem DE von 15 bis 28 können in dem Schmelzkäseprodukt in Kombination mit anderen Komponenten vorgesehen sein, die insbesondere die mikroretikulierte, mikrokristalline Cellulose, die Gummikomponente und die natürliche Magerkäsekomponente umfassen, so daß ein Fertigprodukt erhalten wird, das erwünschte, fettmimetische Eigenschaften hat, jedoch im wesentlichen fettfrei ist. Dabei kann das Schmelzkäseprodukt vorteilhaft 2 bis 5 Gew.-% und bevorzugt im Bereich von 4 Gew.-% von solchen Maisstärkesirup- Festsubstanzen mit einem DE von 15 bis 28, bezogen auf das Gesamtgewicht des Schmelzkäseprodukts, aufweisen. Man glaubt, daß die Maisstärkesirup-Festsubstanzen mit niedrigem DE den im wesentlichen fettfreien Schmelzkäseprodukten angenehmere fettmimetische Charakteristiken verleihen.
Nach dieser allgemeinen Beschreibung der Herstellung von Mikrofragment-Dispersionen werden verschiedene Aspekte der Erfindung unter Bezugnahme auf Verfahren und Vorrichtungen beschrieben, die in Fig. 1 schematisch gezeigt sind.
Fig. 1 ist ein Flußschema, das eine Ausführungsform eines Verfahrens zum Herstellen von im wesentlichen fettfreien Schmelzkäseprodukten in einem kontinuierlichen Prozeß gemäß der Erfindung zeigt.
Wie Fig. 1 zeigt, werden eine mikroretikulierte, mikrokristalline wäßrige Cellulosedispersion 102, die ca. 10 Gew.-% mikroretikulierte mikrokristalline Cellulose aufweist, zerkleinerter natürlicher Magerkäse 103, Trockenkomponenten 104 und ein Naßkomponentengemisch 105, wie nachstehend beschrieben, in geeigneten Anteilen vereinigt und in einem geeigneten Mischer wie etwa einem Bandmischer 110 gründlich vermischt. Die Herstellung des wäßrigen Breis 102 der mikroretikulierten mikrokristallinen Cellulose und des Magerkäses 103 sind in den Fig. 2 bzw. 3 gezeigt.
Wie Fig. 2 zeigt, wird die wäßrige Dispersion aus mikroretikulierter mikrokristalliner Cellulose hergestellt durch eine Höchstdruck-Mikroretikulationsbehandlung eines wäßrigen mikrokristallinen Cellulosebreis in mehreren Durchgängen. Die mikroretikulierte mikrokristalline Cellulosedisperson 102 kann unter Verwendung von Homogenisatoren entweder in einer volumetrischen oder Reihendurchgangs-Konfiguration hergestellt werden, so daß eine Vielzahl von Durchgängen durch eine Höchstdruck-Scherungszone vorgesehen ist. Wie Fig. 2 zeigt, wird eine mikrokristalline Cellulose 201, wie etwa das mikrokristalline Celluloseprodukt PH101 von FMC Corporation, mit ausreichend Wasser, das von einer Pumpe 208 durch einen Tank 204 gefördert wird, in einem Mischer 206 vermischt, um einen wäßrigen Brei mit 10 Gew.-% mikrokristalliner Cellulose in Wasser zu ergeben. Die vollständige Hydration des Ausgangsmaterials ist ein wichtiger Schritt zum Erhalt der gewünschten fettähnlichen, mikroretikulierten mikrokristallinen Cellulose-Funktionalität. Die mikrokristalline Cellulose kann vorteilhaft in wäßriger Suspension gekocht oder während der Mikrofragmentationsbehandlung erhitzt werden, indem man die Temperatur durch Eingangsenergie-Ableitung in die wäßrige Dispersion steigen läßt.
Ursprünglich hat das mikrokristalline Cellulosematerial die Form von sehr dichtgepackten kristallinen Cellulose-Feststoffteilchen, die eine mittlere Teilchenlänge von beispielsweise 20 bis 30 µm (längste Dimension, wenn beispielsweise in einem Teilchengrößen-Analysator, wie einem MicroTrac Particle Analyzer gemessen) haben, wobei jedoch viele Teilchen im Lichtmikroskop bis zu 200 µm groß sind, und eine sehr geringe Viskosität haben. Nachdem der wäßrige Brei hergestellt ist, leitet ein Ventil 210 den Kreislaufstrom aus dem Tank 204 durch den Höchstdruck-Homogenisator 202, in dem der wäßrige Brei mit einem treibenden Druck von ca. 13 000 psi und einer Aufbereitungsrate von ungefähr 15 gallons/min aufbereitet wird. Der Auslaßstrom aus dem Homogenisator 202 wird von einer Pumpe 214 durch einen Plattenwärmetauscher 212 geleitet und zum Tank 204 umgeleitet, um wiederholt im Kreislauf durch den Höchstdruck-Homogenisator 202 rückgeführt zu werden. Nach einem oder zwei Durchgängen durch einen Höchstdruck-Hochscherungs-Homogenisator gibt es zwar viele isolierte Kristallite (ca. 1 x 0,1 µm), aber immer noch äußerst dichtgepackte Festkristalle (ca. 10 µm in ihrer längsten Dimension). Die mikroretikulierten mikrokristallinen Teilchen werden fortschreitend in einer Vielzahl von Durchläufen durch die Hochscherungszone gebildet.
Nachdem sie durch einen Spalt von 0,0014 inch unter einem Druck von 8,963 Nm&supmin;² bis 9,307 Nm&supmin;² (13000 - 13500 psi) gepreßt und geschert worden ist, erreicht die mikrokristalline Cellulosedispersion Geschwindigkeiten von annähernd 304,8 ms&supmin;¹ (1000 ft/sec) oder mehr, und die mikrokristalline Cellulosedispersion wird durch die Oberfläche eines Prallrings gezwungen, ihre Richtung bei dieser hohen Geschwindigkeit abrupt zu ändern, was zu der Aufteilung von mikrokristallinen Cellulosekristallen und der Bildung von Kristallitfragmenten führt, die nur unzureichend in einer retikulierten, porösen Struktur rekristallisieren, wodurch die Viskosität der mikroretikulierten mikrokristallinen Cellulose aufgebaut wird.
Nach einer Vielzahl von Durchgängen durch den Höchstdruck- Homogenisator mit geringem Verwirbelungsgrad sind mikroretikulierte Aggregate (die unter dem Mikroskop ähnlich wie "Wattekugeln" erscheinen) von Kristalliten zu sehen, die eine Teilchengröße von beispielsweise 10 bis 15 µm haben. Es sind nur sehr wenige isolierte Submikron-Kristallite oder dichte kristalline Teilchen zu sehen. Schließlich kann die gesamte kontinuierliche Phase mit den aggregierten mikroretikulierten, mikrokristallinen Celluloseteilchen überhäuft sein, obwohl der Feststoffanteil relativ gering ist, und die Viskosität wird sehr hoch. Nachdem der Tankinhalt ungefähr fünfmal durch den Höchstdruck-Homogenisator 202 im Kreislauf rückgeführt wurde, erreicht der Brei eine Viskosität von ca. 150 000 Nsm&supmin;² (15000 Centipoise). Der mikrokristalline Cellulosebrei strömt in einer Schleife zwischen der Höchstdruck-Mikroretikulationseinrichtung 202, die eine CD30, CS150 oder Rannie-Homogenisationsvorrichtung sein kann, und dem Haltetank 204 mit hohem Antriebsdruck (z. B. 8,963 Nm&supmin;² (13000) bis 9,307 Nm&supmin;² (13500 psi)) Die tatsächliche Zahl von Durchgängen durch die Hüchstdruck-Mikrofragmentationszone wird auf der Basis des Chargenvolumens und der Durchflußrate des Materials berechnet, wobei die Zeit für einen Durchgang gleich der Zeit ist, die das Gesamtvolumen benötigt, um mit der Aufbereitungsdurchflußrate durch die Höchstdruck-Scherungszone geleitet zu werden. Nach Beendigung einer gewünschten Zahl von volumetrischen Durchgängen kann das mikroretikulierte Material in dem Tank 204 direkt dem Mischer 110 (Fig. 1) oder zur Zwischenlagerung 220 vor der Zuführung zu dem Mischer 110 geleitet werden.
Die gezeigte Ausführungsform verwendet zwar eine Umwälztank- Konfiguration, es kann aber auch eine Reihendurchlauf-Konfiguration angewandt werden, wie sie in der Stammanmeldung mit der Serial-Nr. 395 800 beschrieben ist. Bei der Reihendurchlauf- Konfiguration durchläuft das Material jeden Homogenisator (bis zu sechs) nur einmal, was je volumetrischem Durchlauf wirkungsvoller ist.
Die Herstellungs- und Vermahlvorgänge für den natürlichen hochfeuchten Magerkäse für das fettfreie Scheibenprodukt der Erfindung, wie in Fig. 3 gezeigt, sind ähnlich den Vorgängen, die bei der herkömmlichen Käseherstellung ablaufen. Bei der gezeigten Ausführungsform wird jedoch Magerkäse hergestellt, der einen relativ hohen Feuchtegehalt von z. B. 56 % hat, der typischerweise für ca. 3 bis 8 (z. B. 4) Wochen reift, um einen ausreichenden Abbau des Körpers und der Struktur für die Verarbeitung zu erreichen.
Hochfeuchter Magerkäse kann mit hoher Feuchtigkeitsmasse beispielsweise wie folgt hergestellt werden:
Magermilch, die den geringsten Fettgehalt (z. B. weniger als 0,15 %, um ≤1,0 % Fett in dem Endprodukt zu erhalten) hat, wird bei 72,7 ºC (163 ºF) für 16 bis 18 s pasteurisiert. Die Magermilch wird für 30 bis 60 min bei 31,1 ºC bis 32,2 ºC (88 bis 90 ºF) gereift unter Einsatz von ausreichend Milchsäurestarterkultur, um einen Entnahme-pH-Wert von 5,70 bis 5,90 zu erhalten.
Es wird ausreichend Lab zugefügt, um eine mittelfeste Verfestigung in 30 min zu erreichen, und nach Ausbildung einer Verfestigung wird der Käsebruch mit 1/4"-3/8"-Messern zerschnitten.
Nach einer Ruheperiode werden der geschnittene Bruch und Molke gerührt und bei einer Temperatur von 35,5 ºC (96 ºF) in 25 bis 30 min gekocht, wobei verstärktes Rühren angewandt wird, um erforderlichenfalls ein Absitzen des Bruchs zu verhindern. Die Molke wird 1,75 bis 2,25 h nach der Verfestigung abgezogen, wobei der pH-Wert des Bruchs 5,6 beim Abziehen ist. Die Abziehdauer kann zur Feuchtigkeitseinstellung veränderlich sein. Die gesamte freie Molke wird aus dem Bruch (bei pH 5,55 bis 5,75) innerhalb von 30 min nach dem Beginn des Abziehens entfernt, und der Bruch wird durch Fluten oder Bespritzen mit kühlem Wasser 30 bis 40 min vom Beginn des Abziehens gewaschen. Der gewaschene Brüch mit pH von 5,45 bis 5,60 wird un gefähr 2,35 bis 3,00 h nach dem Zeitpunkt der Bruchverfestigung gesalzen, wobei diese Zeit zur Feuchtigkeitseinstellung geändert werden kann. Es wird ausreichend Natriumchlorid aufgebracht, um einen Salzendgehalt von ca. 1,0 Gew.-% zu erhalten, und der Bruch wird nach dem Aufbringen des Salzes in geeignete Behälter, wie Kästen oder Fässer abgefüllt.
Molke wird entfernt (z. B. mit Pressen/Sonden- oder Ablauf- Preßverfahren), und der Bruch wird gepreßt und unter Vakuum gebracht und dann auf ca. 4,4 ºC (40 ºF) über einen Zeitraum von 6 bis 10 Tagen gekühlt. Nach dem ersten Auskühlen kann der Käse bei 4,4 ºC bis 7,2 ºC (40-45 ºF) für 4 bis 6 Wochen reifen, um gereifte, hochfeuchte natürliche Magerkäseblöcke 301 zu erhalten, die einen Fettgehalt von weniger als 1 Gew.-% (z. B. 0,86 Gew.-%) und einen Wasseranteil von 54 bis 58 (z. B. ca. 56) Gew.-% haben. Zum wirkungsvollen Vermischen und Homogenisieren des hochfeuchten fettfreien natürlichen Käses mit den übrigen Komponenten wird er zerkleinert und gründlich vermahlen, um eine Magerkäsepaste zu ergeben. Dabei werden die gereiften Käseblöcke 301 in einer Käsebruch-Brechvorrichtung 303 gebrochen und durch eine Mahlvorrichtung 305 des Typs gepreßt, die zum Mahlen von Gefrierfleisch bestimmt ist, um ein gründlich zerkleinertes, hochfeuchtes natürliches Käsematerial zu erhalten. Bei der gezeigten Ausführungsform wird ein Reitz RE-24 Extructor verwendet, um das natürliche Käseprodukt gründlich zu zerkleinern. Wie Fig. 1 zeigt, wird das hochfeuchte zerkleinerte natürliche Käsematerial 103 mit der wäßrigen mikroretikulierten Cellulosedispersion 102, den verschiedenen Trockenbestandteilen 104 und den verschiedenen Naßgemischkomponenten 105 (mit Ausnahme von Wasserkondensat, das während des Kochens zugefügt wird) wie folgt vermischt: Bestandteil Gesamt Gew.-% Gew.-% Wasser Magerkäse mikroretikulierter Cellulosebrei nichtfette Trockenmilch Trockenmolke 24-DE Maisstärkesirup Buttermilchpulver Dinatriumphosphat Natriumchlorid Natriumcitrat Geschmacksstoffe Sorbinsäure Titandioxid Carrageen Carboxymethylcellulose Vitamin A Wasser Wasserkondensat (netto)
Das Käsescheibenprodukt weist weniger als 1,67 Gew.-% Fett und bevorzugt weniger als 1 Gew.-% Fett (z. B. 0,71 Gew.-% Fett), bezogen auf das Gesamtgewicht des Schmelzkäseprodukts, auf.
Das Naßgemisch 105 wird hergestellt durch Zugabe - in der angegebenen Reihenfolge - der bezeichneten Mengen an Trockenmolkefestsubstanzen, Buttermilchpulver, nichtfetter Trockenmilch und Maisstärkesirup-Festsubstanzen zu ausreichend Wasser, um ein Feststoffgemisch von 60 % ± 1,0 % herzustellen, das unmittelbar nach der Formulierung in den Mischer 110 eingetragen wird.
Ein "Emulgator"-Brei 106 wird hergestellt durch Zugabe von Dinatriumphosphat zu ausreichend erwärmtem Wasser (71,1 ºC (160 ºF)), um eine 30 % ± 1 % Lösung herzustellen, die auf einer Breitemperatur von 71,1 ºC ± 2,7 ºC (160 ºF ± 5 ºF) gehalten wird. Das Dinatriumphosphat (oder ein anderes herkömmliches "Emulgatorsalz") unterstützt das Schmelzen der hochfeuchten natürlichen Käsekomponente.
Der hochfeuchte Magerkäse wird auf einen Durchmesser von nicht mehr als 7/32" vermahlen und sofort dem Bandmischer 110 bei laufenden Bändern mit Sorbinsäure, Farbstoffen, Geschmacksstoffen, Trockenpulvern/Salzen zugeführt. Die Bestandteile werden für 2 min vermischt, nachdem sämtliche trockenen Bestandteile, die restliche Sorbinsäure, Carboxymethylcellulosegummi, Carragengummi, Titandioxid, Natriumcitrat, Natriumchlorid und Vitamin A hinzugefügt worden sind. Die Naßgemischkomponenten werden dann zugegeben, während das Gemisch in dem Bandmischer vermischt wird. Dem mikroretikulierten Cellulosebrei wird anschließend das restliche Wasser zugegeben.
Das Gemisch wird für 15 min nach der letzten Zugabe gemischt. Nach Beendigung des ordnungsgemäßen Vermischens können die Rohmaterialien dem Einpressen von Emulgator 106 und dem Kochen mit Einpressen von Dampf unter spezifischen Hochtemperatur- und Kurzzeitbedingungen unterworfen werden. Dabei wird Dampf kontinuierlich direkt in die Käsekomponenten eingepreßt, während sie kontinuierlich durch einen umgrenzten Dampfeinpreßbereich gepreßt werden, und wird im wesentlichen innerhalb des umgrenzten Bereichs kondensiert, so daß das Rohmaterial zu einem Schmelzgut erhitzt und geschmolzen wird. Das Schmelzgut wird einer Scherung infolge der Verwirbelung unterworfen, die durch das Einleiten des Dampfs und die Wirkung des umgrenzten Bereichs verursacht ist, was zu einer teilweisen Emulgierung und Homogenisierung des Schmelzguts führt. Ausreichend Dampf wird in das Käsegemisch mit einer Temperatur von wenigstens ca. 104,4 ºC (220 ºF) und einem Druck von wenigstens ca. 2,757 x 10&sup5; Nm&supmin;² (40 psi) eingepreßt, um ein Schmelzgut zu erhalten, und im allgemeinen wird ausreichend Dampf eingeleitet, um das Schmelzgut auf eine Temperatur im Bereich von ca. 73,8 ºC (165 ºF) bis ca. 132,2 ºC (270 ºF), bevorzugt 101,7 ºC bis 107,2 ºC (215 bis 225 ºF) zu erhitzen. Wenigstens ca. 6 Gew.-% Wasser (z. B. 5,7 kg (12,5 pounds) kondensiertes Dampfwasser je 45,3 kg (100 pounds) des Käsegemischs werden als Dampfkondensat in die Käseschmelze durch den kontinuierlichen Kochvorgang eingebracht. Diese Kochtemperatur sollte sorgfältig überwacht werden, um einen Verlust an Körper und/oder Produktstabilität zu vermeiden. Die Kondensation des Dampfs in die geschmolzene Käsemasse erhöht außerdem den Feuchtegehalt erheblich, was den Kochprozeß unterstützt. Die geschmolzene fettfreie Schmelzkäsemasse wird aus der Dampfeinpreß-Kochzone in eine Mischzone abgegeben, in der der Dampf oder die Feuchtigkeit mit dem Käse vermischt und die Temperatur der Käseschmelze ins Gleichgewicht gebracht wird. Die fettfreie Käseschmelze wird für wenigstens 1,5 min auf der Kochtemperatur gehalten. Die Käseschmelze wird aus der Mischzone in eine Entspannungskühlungszone abgegeben, die einen niedrigeren Druck als die Kochzone hat. Die Käseschmelze sollte wenigstens für einen Zeitraum im Bereich von ca. 85 bis ca. 150 s und bevorzugt von ca. 88 bis ca. 120 s auf erhöhter Temperatur von 87,7 ºC bis 107,2 ºC (190 bis 225 ºF) gehalten werden, und sie sollte daher sehr rasch durch die Dampfeinpreß und Mischzone(n) transportiert werden. Während die Käseschmelze aus der Mischzone in die Kühlzone gelangt, findet die Entspannung oder Entspannungskühlung der Käseschmelze statt, was zu einer Entgasung und Verdampfung eines Teils der Feuchtigkeit in der Käseschmelze führt. Der dabei auftretende Verdampfungsgrad bestimmt die Endfeuchte und -temperatur des fertigen Käses und hängt von dem Absolutdruck in der Kühlkammer ab.
Die Einstellung der Endfeuchtigkeit und -temperatur des Schmelzkäseprodukts kann durch Steuerung des Absolutdrucks in der Kühlkammer erreicht werden. Eine Feuchtigkeitsmenge wird als Dampf aus dem Käse entfernt, während er in der Kühlkammer von seiner Kochtemperatur auf die endgültige Kühlkammer-Austragtemperatur heruntergekühlt wird. Es gibt jedoch einen Nettobeitrag an Feuchtigkeit aus dem Dampferhitzungsschritt.
Fig. 1 zeigt einen einzigen Mischer 110, es versteht sich je doch, daß irgendeine beliebige Anzahl Mischer verwendet werden kann, um Rohmaterial im richtigen Zustand zum Kochen zu liefern. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden wenigstens zwei Mischer verwendet, die alternierend Rohmaterial in das kontinuierliche Inline-Kochsystem von Fig. 1 aufgeben.
Das vermischte Rohmaterial wird aus dem Bandmischer 110 einer Schneckenpresse 114 zugeführt, um eine positive Käsezufuhr von dem Mischer zu einer Pumpe 116 zu erhalten.
Die Speisepumpe 116 kann jede Konstruktion haben, die fähig ist, das Material durch eine Leitung in einen Dampfinfusor 118 zu fördern, der mit einem Druck oberhalb Atmosphärendruck betrieben wird. Eine bevorzugte Ausführungsform einer Speisepumpe ist eine Verdrängerpumpe vom Wälzkolbentyp. Ein Rückschlagventil (nicht gezeigt) kann in die Leitung zwischen der Pumpe und dem Dampfinfusor 118 eingeschaltet sein, um ein Rückströmen des Produktes aus dem Infusor zu verhindern. Der Dampfinfusor 118 erhält Hygienedampf mit einem Druck von wenigstens 6,894 x 10&sup5; Nm&supmin;² (100 psi) von einer geeigneten Quelle durch eine Leitung und ein Regelventil (nicht gezeigt). Eine bevorzugte Konstruktion des Dampfinfusors 118 ist im einzelnen in der US-PS 4 112 131 angegeben, deren Offenbarung hier summarisch eingeführt wird. Der Dampf und die Emulgatorlösung 106 werden in das Gemisch aus zerkleinertem hochfeuchtem natürlichen Magerkäse und mikroretikulierter Cellulose eingepreßt und kondensiert, und zwar in einem Bereich begrenzter Verwirbelung, um den Käse zu erhitzen, so daß er eine geschmolzene Masse bildet, und um eine teilweise Vermischung des Dampfs mit dem Rohmaterial zu bewirken. Eine Temperaturfühlereinrichtung 110 ist vorgesehen, die mit einem herkömmlichen Steuersystem verwendet wird, um die Dampfmenge durch das Regelventil zu überwachen und die Temperatur des Kochprodukts in dem Bereich von 101,7 ºC bis 107,2 ºC (215 bis 225 ºF) bei einer maximalen Temperatur von 107,2 ºC (225 ºF) zu halten.
Aus dem Hochdruckdampfinfusor 118 wird die verflüssigte fettfreie Käsemasse durch eine Leitung 119 in eine Mischzone gefördert, die einen oder mehrere statische Mischer 120 und ein Sieb in der Leitung aufweist. Eine Inline-Wasserpumpe 122 kann verwendet werden, um den Wassergehalt nach Wunsch einzustellen.
Das Leitungssystem 119, 120, 122 hat eine geeignete Länge, um die gewünschte Verweilzeit von ca. 90 s (d. h. 38,1 m (125 feet) bei ca. 86,26 kg (190 pounds) pro Minute für Rohre mit 6,35 cm (2,5 inch) Innendurchmesser) in dem Inneren der Leitungen zu ergeben. Zwei 2" x 24" lange statische (Kenics) Mischer 120 sind der Inline-Dampfeinpressung nachgeschaltet angeordnet. Nach dem Durchlaufen der statischen Mischer 120 strömt das verflüssigte Produkt durch ungefähr 6,1 m (20 feet) rostfreie Stahlrohre 122, die ein oder mehrere Siebe enthalten, zu dem Entspannungstank 114 und von dort zu einem Entspannungskühlungs-Zwischentank 130. Es wird eine Kochtemperatur angewandt, die 107,2 ºC (225 ºF) nicht überschreiten soll (bevorzugt 101,7 ºC bis 107,2 ºC (215 bis 225 ºF)), und die Entspannungskühlung erfolgt auf eine Temperatur von ungefähr 62,7 ºC bis 73,8 ºC (145 bis 165 ºF).
Die statischen Mischer 120 sind ortsfeste Inline-Mischer, die keine bewegten Teile haben. Ein statischer Mischer hat eine Serie von ortsfesten, schraubenlinienförmigen Elementen, die von einem rohrförmigen Gehäuse umschlossen sind. Der statische Mischer wird verwendet, um das Vermischen des Dampfs mit der verflüssigten Masse unter Prozeßstrombedingungen zu beenden, so daß ein homogenes verflüssigtes Gemisch erhalten wird. Siebplatten werden verwendet, um das Mischen zu unterstützen und zu verhindern, daß unerwünschte Materialklumpen aus dem Infusor 118 durch das System transportiert werden.
Das geschmolzene Gemisch wird dann durch ein druckgeregeltes Ventil in den Entspannungskühlungstank 130 geleitet, der auf einem Vakuum von 6,1 x 10&sup4; Nm&supmin;² bis 1,015 x 10&sup5; Nm&supmin;² (18 bis 30 inch Quecksilber) gehalten wird. Das Vakuum wird auf dem gewünschten Pegel mittels einer Vakuumsteuerschaltung gehalten, die herkömmlich ausgelegt sein kann und einen Fühler und eine Vakuumsteuerung aufweist, die ein Ventil in der Vakuumleitung steuert.
Wenn das Schmelzgut durch das Ventil in den Entspannungskühlungstank 130 gefördert wird, bewirkt die rasche Druckminderung eine Entgasung des Schmelzguts und bewirkt außerdem, daß ein Teil des in dem Schmelzgut enthaltenen Wassers verdampft wird, so daß die Temperatur des Schmelzguts herabgesetzt und sein Wassergehalt verringert wird. Das ist jedoch ein Nettobeitrag aus dem Dampfinfusionsschritt über den Entspannungskühlungsschritt, der als Netto-Kondensatwasser in der obigen Liste der Zusammensetzung angegeben ist.
Das Schmelzgut wird am Unterende des Kühltanks gesammelt, der vorteilhaft eine konische Gestalt hat. Das Schmelzgut wird einer Produktaustragpumpe und einem Zwischentank 132 zugeführt, der als Kurzzeitspeicherbehälter für die kontinuierliche Verarbeitung dient. Der Kühltank kann mit einem Rührwerk oder einer Schnecke (nicht gezeigt) versehen sein, um das Austragen der Käseschmelze zu erleichtern. Die Pumpe, die herkömmlich aufgebaut und im allgemeinen gleich wie die Speisepumpe sein kann, sorgt für das Austragen des Schmelzkäseprodukts durch eine Leitung zu einer geeigneten Verpackungsstation.
Bei der gezeigten Ausführungsform wird die viskose, verflüssigte, im wesentlichen fettfreie Käsemasse mit einer Temperatur von 60 ºC bis 73,8 ºC (140 bis 165 ºF) einer herkömmlichen Scheiben-Heißverpackungsanlage zugeführt. Eine Fülltemperatur von ungefähr 61,6 ºC bis 63,8 ºC (143 ºF bis 147 ºF) ist optimal. Das Produkt kann in herkömmliche Einzelscheiben-Innenverpackungs- und Umverpackungssysteme gefüllt werden, wie sie etwa in der US-PS 4 586 317 beschrieben sind, deren Offenbarung summarisch eingeführt wird.
In der Einzelscheiben-Heißverpackungsmaschine wird das geschmolzene Käseprodukt unter positivem Druck zu einer positiven Dosierpumpe 250 abgegeben. Die Dosierpumpe 250 ist ausgebildet, um das geschmolzene Käseprodukt mit einer exakt gesteuerten Rate an eine Extrudierdüse der Folienformstation 300 abzugeben. Die positive Dosierpumpe 250 ist vorteilhaft hinsichtlich ihrer Förderleistung unter automatischer oder Bedienersteuerung in Verbindung mit dem Betrieb der Extrudierdüsen- und Folienformstation 300 änderbar. Dabei kann eine geeignete Steuerung (nicht gezeigt) die Funktion haben, den Betrieb der verschiedenen Komponenten des Systems zu erfassen und zu koordinieren.
Die Extrudierdüsen- und Folienformstation 300 weist eine Folienabgabeeinrichtung 302 für eine fortlaufende Rolle von transparentem oder halbtransparentem warmschweißbaren Verpackungsmaterial 304 auf. Das Verpackungsmaterial wird kontinuierlich zu einem Schlauch 306 geformt, der überlappt (oder längssgeschweißt) werden kann, um einen fortlaufenden Folienschlauch mit im wesentlichen konstantem Durchmesser zu bilden.
Das geschmolzene Käseprodukt wird aus der Extrudierdüse 312 in den Folienschlauch abgegeben. Die Einbringrate des geschmolzenen Käseprodukts in den Folienschlauch ist mit dem Vorschub des Folienschlauchs koordiniert, so daß ein stabiler Betriebszustand des Systems erhalten wird. Kalibrierwalzen 320, 322 können vorgesehen sein, um den längsgeschweißten Folienschlauch und das eingeschlossene warmhärtbare geschmolzene Käseprodukt auf eine gewünschte Produktdicke flach zu formen, die im allgemeinen im Bereich von ca. 1/16 bis ca. 3/16 bei der gezeigten Ausführungsform ist. Ein "Wulst" des geschmolzenen Käseprodukts kann vor den Walzen 320, 322 aufrechterhalten werden, um das gleichmäßige Füllen des Schlauchs sicherzustellen. Sterile Luft, Stickstoff oder Kohlendioxid können, falls gewünscht, ebenfalls in die Extrudierzone an der Aufstromseite (in Richtung zur Walze 304) der Einbringstelle des geschmolzenen Käseprodukts eingeleitet werden, um eine Gegenstrom-Verpackungsatmosphäre zu unterhalten.
Der flachgelegte Folienschlauch 310, der über seinen gesamten Querschnitt im wesentlichen mit dem viskosen, entgasten geschmolzenen Käseprodukt gefüllt ist, wird durch die Folienformstation 300 von einer Vielzahl von wenigstens zwei Folienzugscheiben bzw. -rädern 402, 404, 406 einer Folienzieh- und -kühlstation 400 gezogen. Die Räder 402 bis 406 sind relativ groß und sollen eine erweiterte Berührung zur gleichmäßigen Wärmeleitung ermöglichen, um die Käsescheiben auf eine Temperatur von 12,7 ºC bis 23,8 ºC (55 bis 75 ºF) zu kühlen. Die Kühlräder 402 bis 406 können vorteilhaft auf eine Temperatur im Bereich von ca. 4,4 ºC (40 ºF) bis ca. 15,5 ºC (60 ºF) mit Hilfe von Kältemittel gekühlt werden, das in der Räderkonstruktion umgewälzt wird. Das gekühlte, verpackte Käseprodukt kann einer Schweißeinrichtung zugeführt werden, wie sie etwa in der eigenen US-PS 4 586 317 beschrieben ist, deren Offenbarung hier summarisch eingeführt wird und die zwei gegenüberstehende Gruppen von Schweißelementen und Verdünnungselementen aufweist, die jeweils in Form von Bändern, die in gegenseitiger Überdeckung angeordnet und miteinander verbunden sind und mit relativ hoher Geschwindigkeit angetrieben werden können.
Die Räder können von einem ständig umgewälzten Kältemittel gekühlt werden, das durch die Räderstruktur gepumpt wird. Bei ca. 21,1 ºC (70 ºF) oder darunter können die Scheiben leichter gestapelt und von der Verpackungsvorrichtung mit einer Umverpackung versehen werden, und es ist daher vorteilhaft, die Packungen auf den Kühlrädern oder durch anschließende Kühlung auf diese niedrigeren Temperaturen herunterzukühlen. Die gekühlten Scheiben werden anschließend einer Querschneid- und Verpackungsstation 800 zugeführt, die herkömmlich aufgebaut sein kann und in der die Folienschlauchscheiben ungefähr in der Mitte der Querschweißnähte quer durchgeschnitten werden, um Einzelpackungen zu ergeben. Die gesamte Vorrichtung und ihre entsprechende Schneidstation können im Dauerbetrieb mit relativ hoher Geschwindigkeit betrieben werden, um flache, gerade, einzeln verpackte Scheiben zu liefern, wobei die Packungsquerschweißnähte eine erwünschte gleichförmige Festigkeit und Integrität und ausgezeichnete bakteriologische Stabilität haben.
Die Einzelscheibenpackungen können in Lagen von ungefähr 3 bis 25 oder mehr Scheiben gestapelt und mit einem geeigneten, bevorzugt im wesentlichen gasundurchlässigen, im wesentlichen lichtundurchlässigen Verpackungsmaterial umverpackt werden, das eine im wesentlichen hermetische Verpackung um die Einzelscheiben herum bildet, wie es in der US-PS 4 792 457 beschrieben ist, die hier summarisch eingeführt wird. Ein solches Umverpacken kann mit herkömmlicher Verpackungspraxis durchgeführt werden, wobei es eine große Zahl von Verpackungsverfahren und Verpackungsmaterial gibt, die zur Durchführung eines solchen Umverpackens geeignet sind. Die verschweißten, umverpackten Packungen liefern dem Verbraucher eine hermetisch dichte Einheit, die eine Vielzahl von einzeln verpackten Scheiben enthält, die ab dem Zeitpunkt der Pasteurisierung erst bei Bedarf vom Verbraucher entnommen werden.

Claims

1. Verfahren zum Herstellen eines im wesentlichen fettfreien Schmelzkäseprodukts, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:

- Vermischen von zerkleinertem natürlichen Magermilchkäse, der 50 bis 60 Gew.-% Wasser, weniger als 1,67 Gew.-% Fett und 40 bis 50 Gew.-% nichtfette Festsubstanzen aufweist, fettfreien Molkereifestsubstanzen, einem wäßrigen Brei aus poröser, teilchenförmiger, mikroretikulierter, mikrokristalliner Cellulose, die 5 bis 12 Gew.-% mikroretikulierte mikrokristalline Cellulosefestsubstanzen aufweist, Maisstärkesirup- Festsubstanzen mit niedrigem Dextrose-Äquivalent, und zwar einem Dextrose-Äquivalent von 15 bis 20, einer anionischen hydrophilen Gummikomponente, Emulgatorsalzen und einem Titandioxid-Trübungsmittel, um ein im wesentlichen fettfreies Schmelzkäsegemisch zu bilden, wobei die mikroretikulierte mikrokristalline Cellulose hergestellt wird durch die folgenden Schritte: Erhitzen und wiederholtes, wenigstens zweifaches Scheren einer wäßrigen Dispersion, die 5 bis 20 Gew.-% mikrokristalline Cellulose und 80 bis 95 Gew.-% Wasser aufweist, in einer Hochscherungszone, die einen Druckabfall von wenigstens 8,723 x 10&sup7; Nm&supmin;² (12 000 psi) hat, um die mikrokristallinen Cellulosefragmente zu zerkleinern, und erneutes Agglomerieren der kristallinen Cellulosefragmente unter Hochscherungsbedingungen, um eine wäßrige Dispersion aus porösen, mikroretikulierten, mikrokristallinen Partikeln mit einem Porenvolumen von wenigstens 25 Vol.-%, einer Partikelgröße im Bereich von 2 bis 25 µm (Mikrometer) und einer mittleren Partikelgröße im Bereich von 2 bis 25 µm (Mikrometer) zu erzeugen,

- Einpressen von Dampf in das Käsegemisch, um es auf eine Verarbeitungstemperatur im Bereich von 73,8 ºC (165 ºF) bis 132,2 ºC (270 ºF) unter Vermischen zu erhitzen, um eine im wesentlichen homogenisierte, verflüssigte Käseschmelze zu bilden,

- Halten der im wesentlichen homogenen, verflüssigten Käseschmelze auf dieser hohen Verarbeitungstemperatur, um eine Hochtemperatur-Schmelzkäseschmelze zu erhalten,

- Entspannungskühlen der Hochtemperatur-Schmelzkäseschmelze auf eine Temperatur im Bereich von 60 ºC (140 ºF) bis 76,6 ºC (170 ºF), und

- Verpacken der abgekühlten Käseschmelze zum Erhalt eines verpackten, im wesentlichen fettfreien Schmelzkäseprodukts, das weniger als 1,67 Gew.-% Fett und erwünschte fett-mimetische Charakteristiken hat.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der wäßrige Brei aus poröser, teilchenförmiger, mikroretikulierter, mikrokristalliner Cellulose 8 bis 11 Gew. -% mikroretikulierte mikrokristalline Cellulosefestsubstanzen aufweist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei der Dampf in einer Menge von 6 bis 17 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Käsegemischs, eingepreßt wird.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Abkühlung durch Entspannungskühlen der Hochtemperatur-Schmelzkäseschmelze durch Ausbringen der Käseschmelze in eine Vakuumzone erfolgt, die auf einem Druck von weniger als 1,015 x 10&sup5; Nm&supmin;² (30 Inch Quecksilber) gehalten wird.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die hohe Verarbeitungstemperatur 104,4 ºC (220 ºF) ist und die Käseschmelze für ca. 85 s auf dieser Temperatur von 104,4 ºC gehalten wird.