untersuchungen zur strukturausbildung in analogkäse (pdf, 1,5 mb)

A N A L O G K A S E

324 n DMW – Die Milchwirtschaft 9/2010 (1. Jg.) n

„Analog-Käse“ als Gemisch aus Eiweiß-

pulvern auf Basis von Milch-, Soja- und

Bakterieneiweiß, Wasser, Pflanzenfett

wie Palmöle und Geschmacksbildnern

wird in Deutschland mit einem jährlich

steigenden Produktionsvolumen

hergestellt.

Aufgrund der Hitzebeständigkeit wirdder Käseersatz vorrangig als Belag aufPizzaböden eingesetzt. Vom Aussehenund Geschmack her ist dieser Käse-

ersatz für den Laien kaum vom Original zuunterscheiden. Weiterer Grund für den Einsatzsind die erheblich geringeren Kosten im Ver-gleich zum Originalkäse und ein durch dieFormulierung einstellbares Materialverhaltenam Beispiel des Geschmacks (mild wie Goudaoder würzig wie Roquefort), das Aufschmelz-verhalten und die bereits genannte Hitzebe-ständigkeit. Da keine Reifungsdauer notwendigist, ist die Produktionszeit gegenüber Original-käse wesentlich reduziert. Die Herstellung vonStücken, Scheiben oder Raspeln ist problemfreimöglich.Erste Analogkäse wurden zu Ende des 19.Jahrhunderts in den USA produziert und zumBeispiel unter der Bezeichnungen Kunstkäseauf den Markt gebracht. Zur Herstellung wirddas Pflanzenfett aufgeschmolzen und mit einerkommerziellen Trockenmischung sowie Was-ser vermischt. Nach Zugabe des Aromakon-zentrates und dessen Einmischung erfolgt dieAbfüllung und Abkühlung. Gesundheitliche Ge-fahren sind durch den Verzehr von Kunstkäsenicht bekannt. Problematisch ist der höhereFettanteil sowie bei Einbeziehung von Soja-eiweiß ein latentes allergisches Potenzial derProdukte. Nachfolgend wird der Einfluss der Ingredien-zien sowie der Technologieführung auf dieStrukturierungsmechanismen untersucht. DasStrukturierungsverhalten wird als Varianten-

untersuchungen zur Findung einer Besttechno-logie zur Herstellung von Analogkäse unter-sucht und bewertet. Parameter sind: Lab-kaseinanteil, Schmelzsalzkonzentration, Fett-gehalt, eingestellte Trockenmasse, DrehzahlMischorgan und die Erhitzungszeit/Kochzeit.Der Einfluss dieser Parameter wird mithilferheologischer Messungen am Beispiel vonTemperatursweepdaten erfasst und verglichen.Die Strukturuntersuchungen erfolgen analogder Herstellungstechnologie im Labormaßstabmit hergestellten Versuchschargen von ca. einem Liter.

Material und Methoden

Nachstehend werden die Formulierung und dieProzessführung zur Herstellung von Analogkä-se aufgeführt. Im Rahmen der Untersuchungen

werden zur Aufklärung der spezifischen Funk-tionalität einzelner Komponenten die Anteileder Zutaten geändert, um ihren Einfluss aufden Strukturierungsprozess zu bestimmen. In Tabelle 1 ist die Formulierung für die Herstel-lungsversuche aufgeführt.Die chemische Zusammensetzung des ein-gesetzten Labkaseins ist in Tabelle 2 aufge-führt.

Methoden der Präparation

Zur Herstellung des Analogkäses im Labor-maßstab (ca. ein Liter) wird ein Thermomix TM31 der Fa. Vorwerk, Wuppertal, verwendet,Drehzahleinstellung von 40 bis 10.200 U/min,

Prof. Dr. Bernhard SENGE, Dipl.-Ing. Yamen EDELBY und Dr.-Ing. Reinhard BLOCHWITZ*)

Untersuchungen zur Strukturausbildung in Analogkäse

*) Technische Universität Berlin, Fachgebiete Lebensmittelrheologie und Lebensmittel-qualität/Materialwissenschaft

Labkasein mit 90 mesh und pH 6,7 15

Kokosfett (hier Palmin) 20

Schmelzsalz (hier JOHA S 9) 3

NaCI 1

Wasser 61

Tabelle 1: Grundlegendes Konzept fürAnalogkäseAngaben in % nach[1, 2, 6]

Protein (N x 6,38) i. S. 82,3

Wasser (102 °C) 8,9

Asche (825 °C) 8,2

Fett 0,7

– Labkasein von Lactoprot Deutschland GmbH, KaltenkirchenSH 005

– Hydriertes Kokosfett aus Palmin, Peter Kölln KGaA,Elmshorn, Deutschland

– Schmelzsalz JOHA S 9, BK Giulini GmbH, Deutschland

Tabelle 2: Chemische Zusammen-setzung LabkaseinsAngaben in % nach[3]

Abbildung 1.1: Geometrische Abmes-sungen des Mixtopfes(H1: Höhe des Mixtopfes,H2: Höhe der Mischung)

Abbildung 1.2: Geometrische Abmes-sungen des Rührorgans

:

Leistungsaufnahme 1.500 Watt, davon 1.000W Heizleistung, Temperatursteuerung im Be-reich von 37 °C bis 100 °C.Bei dem Mischsystem handelt es sich um einenBlattrührer mit vier Messerkanten und dreiStrombrechern, deren geometrische Abmes-sungen in den Abbildungen 1.1 und 1.2 ange-geben sind.

Technologieablauf der Analogkäseherstellungim Labormaßstab

Die Herstellung von Analogkäse im Labormaß-stab findet in Anlehnung an[4, 5, 7] statt. Zuerstwird das Wasser im Thermomix auf 60 °C tem-periert. Dann wird die Trockenmischung (Lab-kasein 90 mesh, Schmelzsalz, NaCl) unter kontinuierlichem Rühren langsam bei 200U/min hinzugegeben. Bei 60 °C und 200 U/minwird die Masse 2 min lang gemischt. Danachgibt man das zuvor durch Erwärmung flüssiggewordene Kokosfett zu der Mischung hinzu.Die Mischung wird ebenfalls 2 min bei einerTemperatur von 60 °C und 200 U/min gehal-ten. Bei diesem Schritt wird der pH-Wert durchCitronensäure-1-Hydrat (2,5 M) auf 5,2 . . . 6,0± 1,0 eingestellt. Anschließend erhitzt man dieMischung auf 90 °C. Bei dieser Temperaturund 200 U/min wird die Mischungsmasse 10min weitergerührt. Schließlich gießt man denentstandenen Analogkäse in einen Behälterund lässt diesen abkühlen.

In Abbildung 2 wurde der Tech-nologieablauf des Herstellungs-prozesses von Analogkäse imLabormaßstab zusammenge-fasst.Andere Autoren schlagen fol-gende Prozessabfolge für dieHerstellung vor:

1. Anwärmung des Pflanzen-fettes

2. Zugabe der Trocken-mischung

3. Einmischen von Wasser

4. Erwärmen

5. Einrühren des Käsekonzen-trates

6. Verpacken/Kühlen

7. gegebenenfalls weitereFormgebung durch verarbeitungstechni-sche Operationen wieScheibenschneiden, Stücke bilden, Raspeln[7, 8]

Rheologisches Messverfahren

Mithilfe der Temperatursweepmessungen ingleicher Vorgehensweise wie bei [9] erfolgt dieErfassung und Bewertung der sich ausbilden-den Analogkäsestrukturen (MCR 301, AntonPaar Germany Stuttgart).

Nach dem Herstellungsprozess wird die Ana-logkäsemasseprobe direkt in den Messzylinderdes Rheometers mit einer Temperatur von ca.85 °C gefüllt. Die Temperatursweepmessung wird von 85 °Cbis 10 °C mit einer Abkühlrate von 1 K/mindurchgeführt. Anhand der ermittelten Messer-gebnisse von G’, G’’ und tan d (T) wird dasrheologische Verhalten der Analogkäsemassecharakterisiert. Weitere rheologische Parame-ter wie die komplexe Viskosität und der kom-plexe Schubmodul werden erfasst und in [6]diskutiert.

Versuchsvarianten

Zunächst wird ein Grundrezept zur Herstellungvon Analogkäse nach Tabelle 3 als Parameter-ansatz untersucht und bewertet. Quantitative und technologische Veränderun-gen werden am Beispiel der Labkaseinkonzen-tration, des Schmelzsalzanteiles, des Kokos-fettgehaltes in der Trockensubstanz, der Dreh-zahl des Mischorgans und der Kochzeit als Pro-zessvariable zur Erfassung der Einflussfaktorender Strukturbildung ermittelt.In Tabelle 3 werden die Versuchsvarianten mitVariationswerten für das gesamte Probenspek-trum zusammengefasst.

Ergebnisse

Einfluss der LabkaseinkonzentrationDas Strukturierungsverhalten wird nachste-hend am Beispiel der Variation des Lab-

A N A L O G K A S E

n DMW – Die Milchwirtschaft 9/2010 (1. Jg.) n 325

Abbildung 2: Technologieablauf der Analogkäse-herstellung im Labormaßstab[6]

Wasser

Erwärmenauf 60 °C

Erhitzenauf 90 °C

Abfüllen

Abkühlen

Mischen200 U/min, 60 °C, 2 min

Weitermischen200 U/min, 60 °C, 2 min

Weitermischen200 U/min, 90 °C, 10 min

Trockenmischung

Kokosfettin flüssigem

Zustand

pH Einstellung6,0 6 1,0

unmittelbarTemperatursweepmessung

Abbildung 3: Abkühlverlauf am Beispiel eines Labkaseinanteiles von 17 % als Basis-variante

:

kaseinanteiles nach Tabelle 3 untersucht undbewertet. Die Versuchsergebnisse sind in Abbildung 3am exemplarischen Beispiel eines Labkasein-anteiles von 17 % in der Originalmesskurvedargestellt. Hergestellt wird ein viskoelasti-scher Festkörper durch Abkühlung der prozes-sierten Dispersion, die die Eigenschaften einerfesten Emulsion (Fettanteil-Wasser) dominantbesitzt. Durch die Funktionalität der Labkaseineals Wasserbinder und Emulgator und derSchmelzsalze wird durch die Abkühlung eineunterkühlte Schmelze (und damit kristalline) final erzeugt.Der Strukturbildungsprozess beginnt mit gerin-gem Level für den Speicher- und Verlustmodulbei der eingestellten Temperatur von 85 °C. Imgesamten Verlauf der Prozessierung gilt G’ >G’’. Im höheren Temperaturbereich sind vor al-len Dingen hydrophobe Interaktionen der Lab-kaseine mit dem flüssigen Fett für die Struktu-rierung verantwortlich. Durch die Abkühlungwerden diese Interaktionen geschwächt, wasam Ansteigen des Verlustfaktors tan d auf einabsolutes Maximum bei 40 °C erkennbar ist.Bei weiterer Abkühlung findet die Ausbildungder finalen Struktur statt, die im Wesentlichendurch die Auskristallisation des eingesetztenPflanzenfettes unterhalb 40 °C bewirkt wird,siehe auch das erkennbare Maximum in der tan d-Verlaufskurve bei 40 °C und der tech-nologisch relevanten Temperatur für den Wen-depunkt in der G’’-Messkurve bei 25 °C.In Abbildung 4 erfolgt die Darstellung des Spei-cher- und Verlustmodules für die unterschiedli-chen Labkaseinkonzentrationen von 15 bis21 %.Als alleinige Eiweißquelle bei der Herstellungvon Analogkäse mit funktionellen Merkmalenkann das Labkasein benutzt werden[10]. AnhandAbbildung 4 ist das eingebrachte Labkasein bei einem Fettanteil von 20 % in allen Abküh-lungsphasen wesentlich für die Strukturaus-bildung verantwortlich. Eine unterkritische Lab-kaseinkonzentration wird für 15 % nachgewie-sen. Die bei Temperaturen von 85 bis 50 °Cvorliegenden hydrophoben Inreraktionen blei-ben auch bei Abkühlung und Fettkristallisationbestehen.

In Abbildung 5 wird am Beispiel des Verlustfak-tors tan d der Verlauf der Abkühlung in Ab-hängigkeit von der Labkaseinkonzentrationdargestellt.Der tan d ist als der schärfste Strukturindikatoranzusehen und ermöglicht neben dem Spei-chermodul G’ eine Differenzierung der ablau-fenden Strukturierungsmechanismen. Am Beispiel der Labkaseinkonzentration wird

ein absolutes Minimum bei ca. 80 °C konzen-trationsunabhängig als Peak 1 und ein absolu-tes Maximum konzentrationsabhängig im Tem-peraturbereich 45 – 35 °C als Peak 2 gefun-den. Das absolute Minimum ist durch die stärkstenhydrophoben Interaktionen in der Matrix erklär-bar. Die beginnende Fettkristallisation ist imWesentlichen für den Abfall des tan d nachdem absoluten Maximum verantwortlich und

kennzeichnet dieStrukturverfestigung.Als heuristischer Trendist erkennbar, dass mitsteigendem Anteil anLabkasein eine Struk-turstabilisierung be-wirkt wird, da das Leveldes tan d geringer wird.Gleichzeitig verschiebtsich der 2. Peak als ab-solutes Maximum destan d nach links, waseine Strukturverfesti-

gung bereits bei höheren Temperaturen nach-weist. Eine stabile Messkurve wird bei 15 %Labkaseinanteil nicht gefunden. Ab einer Labkaseinkonzentration von 17 % lie-gen stabile Messkurven vor und begründen dasOptimum des Labkaseineinsatzes in den Unter-suchungen.Anhand des tan d-Verlaufes kann die Struktur-ausbildung verallgemeinernd in zwei Abschnit-


Parameter Variation in Bereich Feste ParameterLabkaseinkonzentration (LKK) 15, 17, 19, 21 % 3 % Schmelzsalz, 20 % Fett abs.

200/min,10 min Kochzeit bei 90 °C

Schmelzsalzgehalt 1,2; 1,5, 1,8; 2,1; 2,4; 17 % LKK, 50 % Fett TrS, 200/min,2,7 und 3,0 % 10 min Kochzeit bei 90 °C

Fettgehalt in der TrS 45, 50, 55 und 60 % 17 % LKK, 2,1 % Schmelzsalz, 20 % Fett abs., 200/min,10 min Kochzeit bei 90 °C

Tabelle 3: Versuchsmatrix

Abbildung 4: Speicher- und Verlustmodulverlauf in Abhängigkeit von der Labkasein-konzentration

Labkasein in % 15 17 19 21

tan d Peak II 0,567 0,551 0,579 0,498

T in °C 33 39 42 43

G’ (10 °C) in Pa 7.820 16.800 23.300 29.400

tan d (10 °C) 0,330 0,282 0,264 0,256

G’’ (10 °C) in Pa 2.581 4.738 6.151 7.526

Eine komplexe Zusammenstellung der Kennwerte in einem erweiterten Umfang ist in [6] enthalten.

Tabelle 4: Materialwissenschaftliche Kennwerte in Abhängigkeitvom Labkäseanteil[6]

A N A L O G K A S E:

te während des Abkühlungsverlaufes eingeteiltwerden:

Abschnitt 1: 85 ≥ T ≥ 40 °C

Abschnitt 2: 40 ≥ T ≥ 10 °C

Beste Verarbeitungseigenschaften liegen beieinem Labkaseinanteil von 17 und 19 % vor. Die Erhöhung des Kaseinanteils erhöht die In-teraktionen in der Matrix zur Fett- und Wasser-bindung und bewirkt eine stabilere Imitatstruk-tur.Eine Zusammenstellung der wichtigsten Mess-daten erfolgt in der Tabelle 4.Eine komplexe Zusammenstellung der Kenn-werte in einem erweiterten Umfang ist in [6]enthalten.In Abbildung 6 ist die Veränderung des Spei-cher-Moduls G’ als Indikator der Festigkeit derKäseimitate in Abhängigkeit vom Labkaseinan-teil Analogkäseproben dargestellt.Die verstärkten Protein-Interaktionen mit Lab-kaseinerhöhung bewirken folgende Material-eigenschaften:


Kunde/client Motiv/motif Anlage (B x H)/layout (w x h) Format (B x H)/format (w x h) Farbe/colours DU/material deadline

Objekt/object Werbeträger/media Beschnitt/bleed Größe/sice Farbprofil/colour profile ET/insertion dateZentis Erdbeeren im Quark 186 x 133 mm 186 x 133 mm CMYK 25.03.2008

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Abbildung 5: Verlauf des tan d in Abhängigkeit von der Labkaseinkonzentration


1. Die Protein-Interaktionen stabilisien die Öl-in-Wasser-Emulsion durch eine Reduzie-rung der Grenzflächenspannung an den Öl-Wasser-Phasengrenzflächen und eine ver-größerte Oberfläche der Öl-/Fettphase zu ei-ner stabileren Emulsion[11].

2. Wasserimmobilisierung durch Proteinhydra-tation[11].

3. Die Koaleszenz der Öltröpfchen wird durchdie Erhöhung der Viskosität der wässrigenPhase herabgesetzt[12].

4. Erhöhung der Festigkeit der Emulsion durchambivalente Kasein-Interaktionen[11,12].

Bei nachfolgenden Versuchen werden als fester Parameter Präparationen mit einem Lab-kaseinanteil von 17 % hergestellt.

0,3 % präpariert. Die Messergebnisse werdenexemplarisch am Beispiel des Temperatur-sweeps mit einer Schmelzsalzkonzentrationvon 3 % in Abbildung 7 dargestellt.

Kein gesicherter Strukturaufbau liegt bei einerKonzentration von 1,2 % Schmelzsalz vor. Ab einer Konzentration von 1,8 % werden ak-zeptable Imitate hergestellt.In Abbildung 8 sind die Messkurven des Spei-cher- und Verlustmoduls in Abhängigkeit vonder Schmelzsalzkonzentration dargestellt. Wieder werden in Analogie zur Labkasein-konzentration in Abbildung 9 die bereits be-kannten charakterischen Peaks bei Auftragendes tan d abgebildet.Bei einem konstanten Labkaseingehalt von 17 % bildet sich die Schmelzsalzkonzentration als wichtige Komponente für die Strukturaus-bildung heraus, siehe auch Tabelle 5. Nahezu eine Verdopplung des Speichermodulsund damit der Festkörpereigenschaften wirdbei der Erhöhung von 1,2 auf 3,0 % festgestellt(Bezugstemperatur 10 °C).Die Kurvenverläufe sind abhängig vomSchmelzsalzanteil. Die untere Kurve in Ab-bildung 9 kennzeichnet den Schmelzsalzanteil3 %. Das absolute Maximum des Peak II ver-


CScS in % 1,5 1,8 2,1 2,4 2,7 3,0

tan d Peak II 0,516 0,537 0,548 0,524 0,564 0,551

T in °C 28 32 33 33 35 39

G’ (10 °C) in Pa 10.400 11.100 11.400 12.500 14.400 16.800

tan d (10 °C) 0,349 0,337 0,329 0,309 0,298 0,282

G’’ (10 °C) in Pa 3.640 3.750 3.750 3.860 4.280 4.750

Tabelle 5: Materialwissenschaftliche Kennwerte in Abhängigkeit vom Schmelzsalz-anteil[6] (ScS)

Abbildung 7: Abkühlverlauf am Beispiel einer Schmelzsalzkonzentration 3,0 %

Abbildung 6: Temperatur- und Labkaseinabhängigkeit des Speichermoduls

Einfluss des Schmelz-salzanteils

Die Hydratation des Labkaseins während derHerstellung von Analogkäse wird durch denEinfluss von Calcium-Sequestrationssalzen, dieauch als Emulgier- oder Schmelzsalze bezeich-net werden (E 452 Natriumpolyphosphat; E339 Natriumorthophosphat), positiv beein-flusst. Durch den Einsatz dieser Salze kommtes durch das affinere Natrium zu einer Spaltungder Calciumbrückenbindung und eine Peptisie-rung des Kaseins wird bewirkt, wodurch derenpolare hydrophilen und apolare hydrophobenSegmente aktiviert werden[13,14]. Die Kaseineentfalten damit ihre Funktionalität als Emulga-tor in der Wasser-Öl-Grenzfläche[15]. Die nachfolgende Versuchsanstellung dient derBewertung des Einflusses des eingesetztenEmulgiersalz (JOHA S 9). Die Aufnahme vonüberschüssigem Natrium in der Nahrung isteine Beeinträchtigung für die Gesundheit[16]. Sieben Analogkäseproben werden im Konzen-trationsbereich 1,2 ≤ cScS ≤ 3 % mit DcScS =


Temperatursweep

schiebt sich mit der Erhöhung des Schmelz-salzanteils in Richtung höherer Instabilität alsFestkörper, was eine verbesserte feste Emul-sionsbildung und das viskoelastische Verhalteninfolge verstärkter Wasserbindungskapazitätdes Kaseins nachweist. Die Struktur wird sostabilisiert. Eine Zusammenstellung der wichtigsten Mess-daten erfolgt in den Tabelle 5.Mit steigender Konzentration an Schmelzsalzbeginnt bei höheren Temperaturen und aufhöherem Modullevel im zweiten Abschnitt die Strukturausbildung. Die Steifigkeit der Matrixbei finaler Abkühlungstemperatur auf 10 °Cwird ebenfalls positiv beeinflusst. Gerade dieInteraktionen der nun aufgeschlossenen Kaseine mit dem Wasser werden positiv beein-flusst.In Abbildung 10 ist die Veränderung des Spei-chermoduls G’ in Abhängigkeit vom Schmelz-salzanteil dargestellt.Aus Abbildung 10 ist erkennbar, das entschei-dende Veränderungen < 50 °C eintreten. Ursa-che ist die Zunahme der Natrium- und Phos-phatgruppen in der Analogkäsemischung auf-grund der Erhöhung des Schmelzsalzanteils.

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Abbildung 8: Speicher- und Verlustmodulverlauf in Abhängigkeit von der Schmelzsalz-konzentration


Einfluss der Schmelzsalzkonzentration

Je höher die Ionenstärke der genannten Grup-pen, desto höher sind die Wechselwirkungen inder Matrix als verbesserte Kaseinlöslichkeitdurch Na+-Ionen und Zuordnung der Phosphat-gruppe zum Kaseinspektrum. Gleiche Aussa-gen werden durch[13, 14, 15] gefunden.Als Schlussfolgerung wird eine Mindestkon-zentration des verwendeten Schmelzsalzes von 2,1 % vorgeschlagen. Dieser Vorschlaggeht mit dem Trend der Reduzierung des Natriumgehaltes in Lebensmitteln konform[16],stellt jedoch nicht das technologische Optimumfür die Stukturausbildung dar.

Einfluss des Fettgehaltes

Der Ersatz des konventionellen Milchfettesdurch ein preiswerteres, pflanzliches oder tierisches war vor ca. 70 Jahren eine der Ur-sachen zur Herstellung von Analogkäseimitat.

Die Verwendung von verschiedenen pflanz-lichen Fetten kann dem Käse eine variable Kon-sistenz verleihen und das Applikationsfeldbeinflussen bzw. festlegen[17].Kokosfett wird als Ersatz für das Milchfett ver-wendet. Umfangreiche Applikationsunter-suchungen und Phasenumwandlungsunter-suchungen für diese Fettart wurden durch[18]

durchgeführt.Der Fettgehalt bei der Herstellung von Analog-käse wird nach Tabelle 6 variiert, um den Ein-fluss auf den strukturellen Aufbau der Käse-matrix zu ermitteln. Die größeren Veränderun-gen in der Formulierung sind in Tabelle 6 amBeispiel des Fettgehaltes in der TrS erfasst undmit dem Wassergehalt korreliert.In den Abbildungen 11 und 12 wird der Einflussdes Fettgehaltes auf die Strukturausbildungdargestellt. Randbedingungen der Präparatio-nen waren 17 % Labkasein, 2,1 % Schmelz-salzzugabe und die Variation des Fettgehaltesin der TrS im Bereich von 50, 55 und 60 %. InAbbildung 11 sind die Verläufe des Speicher-und Verlustmoduls fettabhängig aufgeführt.Je höher der Fettgehalt im Analogkäse ist,desto größere Level des Speicher- und Verlust-moduls werden für die Matrix ermittelt. Die


Fettgehalt Labkasein Schmelzsalz NaCCl Wasser-als TrS gehalt

45* 17 2,1 1 63,5

50 17 2,1 1 59,9

55 17 2,1 1 55,4

60 17 2,1 1 49,9

* nicht sinnvoll, daher nicht dargestellt in Abbildung 12

Tabelle 6: Formulierung der Präparationen/Angaben in %[6]

Fettgehalt in Tr. in % 45* 50 55 60

tan d Peak II 0,533 0,548 0,507 0,501

T in °C 31 33 35 41

G’ (10 °C) in Pa 10.900 11.400 15.400 18.800

tan d (10 °C) 0,348 0,329 0,285 0,258

G’’ (10 °C) in Pa 3.790 3.750 4.370 4.860

Tabelle 7: Materialwissenschaftliche Kennwerte in Abhängigkeitvom Fettanteil in %[6]

Abbildung 9: Verlauf der tan d-Kurven in Abhängigkeit von der Schmelzsalz-konzentration

Abbildung 10: Temperaturunabhängigkeit des Speichermoduls vom Schmelzsalzanteil


Einfluss der Schmelzsalzkonzentration

entscheidende Differenzierung im Kurvenver-lauf findet bei T < 50 °C statt und wird durchdie Fettkristallisation verstärkt.In Abbildung 12 ist der Verlauf des tan dwährend der Abkühlung in Abhängigkeit vomFettgehalt enthalten.Am Beispiel des Verlaufs des tan d werden diegleichen Strukurbildungsabschnitte und Peak-ausbildung wiedergefunden und der generelleMechanismus bestätigt.In Tabelle 7 sind die materialwissenschaft-lichen Kennwerte für die untersuchten Fettge-halte angegeben.Wieder wird am Beispiel des tan d in Tabelle 7eine Verfestigung der Struktur mit Zunahmedes Fettgehaltes festgestellt. Die gleiche Aus-sage gilt für den Peak 2 für Fettgehalte > 50 %in der TrS als Proteininteraktion.In Abbildung 13 ist die Veränderung des Spei-chermoduls G’ in Abhängigkeit vom Fettgehaltdargestellt.Je höher der Fettgehalt im Analogkäse ist, desto mehr Festigkeit am Beispiel des Spei-chermoduls weist die finale Käsematrix auf.Texturuntersuchungen mittels Kraft-Weg-Messungen belegen diese Aussage.

Zusammenfassung

Die Produktion von Analogkäseimitat wurde inden letzten Jahren national und internationalstetig gesteigert, da die Kostenstruktur und die

Applikationsbedingungen für die Verwendungz. B. in Produkten der Backwarenindustrie vor-teilhaft sind. Da begleitende Strukturuntersu-chungen bei der Herstellung mit modernenrheologischen Messmethoden nicht recher-

chiert werden konnten (lediglich das Finalpro-dukt wurde texturrheologisch untersucht[19, 20]),fanden an der TU Berlin in Anlehnung an dieTechnologieabläufe bei der Herstellung im Pro-duktionsmaßstab Untersuchungen im 1 Liter-Scale statt.Folgende Eingangsgrößen wurden im Rahmendieser Veröffentlichung als Parameter ver-ä-ndert: Labkaseinkonzentration, Schmelzsalz-konzentration und Fettkonzentration am Bei-spiel eines Kokosfettes.Am Beispiel des Labkaseineinsatzes wird er-mittelt, dass diese Komponente mit der spezifi-schen Funktionalität der kaseinbasierten Pro-teine entscheidend für die Strukturierungsab-läufe in der Matrix verantwortlich ist, da Emul-gatoreigenschaften durch hydrophobe Wech-selwirkungen bewirkt werden. Weiter wird dieWasserbindung und Strukturausbildung in In-teraktion mit den Schmelzsalzen zum Na*-Ca++-Austausch und damit der verbessertenStrukturausbildung als ambilvalente Ingredien-zie bewirkt. Eine Mindesteinsatzkonzentrationwird ermittelt. Für die untersuchten Parameterkann ausgesagt werden, dass eine optimierteLabkasein-, Schmelzsalz- und Kokosfettkon-zentration zur verbesserten Strukturausbildungin der Matrix beiträgt. Die spezifische Funktio-nalität der Komponenten in der Matrix wird be-wertet.Am Beispiel des Verlustfaktorveraufes tan dwerden über den Abkühlungsbereich differen-zierte Strukturbildungsmechanismen nachge-


Abbildung 11: Speicher- und Verlustmodulverlauf in Abhängigkeit vom Fettgehalt

Abbildung 12: Verlauf des tan d von der Temperatur und vom Fettgehalt




wiesen. Eine quantitative Bewertung der Struk-turlevel über den gesamten Abkühlbereich er-gänzt die qualitativen Aussagen und soll dieFormulierung eines technologischen Optimumsabsichern. Weitere Untersuchungen zum Einfluss desStärkegehaltes sowie zu prozesstechnischenParametern wie Drehzahl der Mischtechnik undzum Einfluss der thermischen Behandlung fol-gen.Wir danken der Lactoprot Deutschland GmbH,Kaltenkirchen, für die Bereitstellung der Lab-kaseinparameter. q


Abbildung 13: Temperaturabhängigkeit des Speichermoduls vom Kokosfettgehalt

LITERATUR:

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Food Engineering 100(2010) 596 – 603[12] Ennis, M.P., Mulvihill, D. M., Compositional characteristics of rennet caseins and hydration characteristics of the caseins in

a model system as indicators of performance in Mozzarella cheese analogue manufacture. Food Hydrocolloids, 13: 325 –337, 1999

[13] Engstrom A, Tobelmann R. C. and Albertson A. M., Sodium intake trends and food choices. American Journal of ClinicalNutrition 65 704 – 707 S, 1997

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States, Patent, 5.061.503 (pp. 1 – 14), 1991 [18] Tipvarakarnkoon, T. Material science properties of coconut milk, cheese and emulsion, Dissertation TU Berlin, 2009[19] Lucey, J. A., Johnson, M. E., & Horne, D. S., Invited review: perspectives on the basis of the rheology and texture properties

of cheese. Journal of Dairy Science, 86, 2725 – 2743, 2003[20] Dimitreli and Thomareis, Instrumental textural and viscoelastic properties of processed cheese as affected by emulsifying

salts and in relation to it apparent viscosity, International Journal of Food Properties 12, 261 – 275, 2009.

Symbol Bezeichnung Einheit

CScS Konzentration an Schmelzsalz kg/kg

G’ Speichermodul Pa

G’’ Verlustmodul Pa

T Temperatur °C

TrS in der Trockensubstanz %

tan d Verlustfaktor –

K Konzentration %

Verzeichnis der verwendeten Symbole und Abkürzungen

Auf der in diesem Jahr international bedeu-tendsten Fachmesse für Getränke-Rohstof-fe, Technologien, Logistik und Vermark-tungsideen präsentieren sich rund 1.400 Aussteller den erwarteten 34.000Besuchern.

Neben dem umfassenden Angebot derAussteller – darunter auch wieder der Ge-meinschaftsstand junger, innovativer Unter-nehmen – bieten zahlreiche Sonderpräsen-tationen ein Plus an zusätzlichen Informa-tionen. Der Themenpavillon „Energie &Wasser“, der gemeinsam mit dem Compe-tence Pool Weihenstephan der TechnischenUniversität München gestaltet wird, widmetsich dem schonenden Umgang mit Ressour-cen. Einen Blick in die Zukunft der Geträn-kewirtschaft wagt der Themenpavillon„Future Beverage Industry 20XX“. Zusam-men mit der Versuchs- und Lehranstalt fürBrauerei, Berlin, werden hier Visionen und

Veranstaltungsort und Termin:Messezentrum NürnbergMittwoch, 10. bis Freitag, 12. November 2010

Öffnungszeiten:Täglich von 9.00 bis 18.00 Uhr

Ticketshop:Tickets online bestellen unterwww.brau-beviale.de/vorverkauf

Tageskasse:Tageskarte: 17,– EuroDauerkarte: 25,– Euro

Ausstellungshallen:1, 4, 4A, 5, 6, 7, 7A und 9

Eingänge: Mitte und Ost

Auf einen Blick


untersuchungen zur strukturausbildung in analogkäse (pdf, 1,5 mb)

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