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Pizza, Fondue oder Raclette wären ohne geschmolzenen Käse undenkbar, würden jedoch durch Käse, der nicht schmilzt oder zerläuft, ruiniert werden. Der Erweichungspunkt ist ein wichtiger Parameter zur Messung der Schmelzeigenschaften von Käse sowie zur Gewährleistung eines köstlichen Ergebnisses.
Der Erweichungspunkt ist die Temperatur, bei der eine Substanz weich wird, sich unter einem gegebenen Gewicht ausdehnt und eine gegebene Distanz senkrecht nach unten fliesst (die Fliessstrecke). In der Regel wird zur Förderung des Flusses der Substanz ein Ball als Gewicht verwendet. Mit diesem Verfahren können thermische Werte und rheologische Eigenschaften wie z. B. Schmelz- und Fliessfähigkeit sowie Dehnbarkeit (zusammengefasst in Tabelle 1) untersucht werden [1].
Käse wird immer häufiger in Fertiggerichten verarbeitet. Da er bei hohen Temperaturen elastisch wird, ist die Messung des Erweichungspunkt eine effektive Methode zur Bestimmung seiner Eigenschaften. Zur Anfertigung leckerer Rezepturen messen Lebensmittelwissenschaftler immer häufiger den Schmelzpunkt.
| Beschreibende Begriffe | Definition | Messung |
|---|---|---|
| Schmelzfähigkeit/Schmelzung | Tendenz zur Erweichung beim Erwärmen | Erweichungspunkt |
| Viskosität/Fliessfähigkeit | Tendenz zur Verteilung und zum Fliessen beim Schmelzen | Erweichungsdiagramm |
| Dehnbarkeit | Tendenz zur Bildung von Fäden beim Strecken | Video |
Tabelle 1: Struktureigenschaften von geschmolzenem Käse
Ablauf
Hier haben wir drei geschmolzene Käse mit dem Excellence Tropfpunktsystem von METTLER TOLEDO untersucht. Cheddar, Emmentaler und Mozzarella wurden gleichzeitigen Doppelexperimenten unterzogen, wobei jede Probe dreimal gemessen wurde (n = 6). Wie in Abbildung 1 dargestellt können die Experimente mit dem Excellence-Instrument während und nach der Messung per Video überwacht werden.
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Abbildung 1: Ansicht einer typischen Messung: in diesem Fall, Mozzarellaproben am Erweichungspunkt Die horizontale Linie zeigt eine Strecke von 19 mm an. |
Im Verlauf des Erweichungspunktexperiments wird die Fliessstrecke kontinuierlich überwacht. Der Erweichungspunkt kann in dem Moment bestimmt werden, wenn die Probe eine Strecke von 19 mm geflossen ist. Abbildung 2 zeigt ein Beispiel eines Streckendiagramms.
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Abbildung 2: Temperaturdiagramm der Fliessstrecke für eine einzelne Probe jedes geschmolzenen Käses. |
Da sich Faktoren wie Bewegung auf den Fluss der Probe aus dem Nippel auswirken, lässt sich die gesamte auf die fliessende Probe wirkende Kraft als mathematische Formel wie folgt darstellen:
d = c0 + c1*T + c2*[exp(c3*T+ c4)]
(gl. 1)
wobei:
d die senkrechte Fliesstrecke ist
T die Temperatur ist
c0 und c1 lineare Terme sind
c2, c3 und c4 Parameter des exponentiellen Terms sind
Der wichtigste Parameter ist c3, da er anzeigt, wie schnell die exponentielle Funktion abnimmt bzw. wie schnell der Käse weich wird.
Bei der konventionellen Signalverarbeitung ist c3 als Zeitkonstante (τ) bekannt und kann als Kehrwert ausgedrückt werden. Da wir die Temperatur- und nicht die Zeitabhängigkeit betrachten, nennen wir diesen Term „Temperaturkonstante“ τT. τT kann nach einem Fitting der Kurve ermittelt werden und dient zur Unterscheidung der Proben für die Erweichungspunktbestimmung.
Resultate
Tabelle 2 fasst die Resultate der drei Sorten geschmolzenen Käses zusammen. Sie zeigen, dass die Werte für SP und τT progressiv ansteigen und τT sowie die Temperatur bei Cheddar am niedrigsten ist. Mozzarella hat die höchsten Werte, wohingegen Emmentaler in der Mitte liegt.
Mozzarella weist mit 72,5 °C den höchsten Erweichungspunkt auf, dieser liegt bemerkenswerte 10 °C über dem der anderen Käsesorten. Die Erweichungspunkte von Cheddar und Emmentaler liegen mit 60,1 °C und 62,7 °C dicht beieinander. Falls zwei unterschiedliche Käsesorten einen ähnlichen Erweichungspunkt aufweisen, können die Werte für τT zur Unterscheidung herangezogen werden.
| Eigenschaft | Cheddar | Emmentaler | Mozzarella |
|---|---|---|---|
| SP | 60,8 ± 1,0 | 62,7 ± 1,2 | 72,5 ± 1,6 |
| τT | 0,77 ± 0,18 | 1,48 ± 0,21 | 2,09 ± 0,13 |
Tabelle 2: Resultate für Erweichungspunkt und Temperaturkonstante (τT). Unsicherheiten ausgedrückt durch Standardabweichungen (n = 6). Resultate für Erweichungspunkt (SP) in °C.
Fazit
Durch Erhitzen ändert sich die ursprüngliche Mikrostruktur eines Käses und somit auch seine Textur. Die Daten zum Erweichungspunkt geben die Temperatur an, bei der diese thermisch bedingte Änderung stattfindet. Die Grösse τT gibt hingegen an, wie schnell die Änderung abläuft. Durch die Messung des Erweichungspunkts lässt sich das Zusammenspiel von Parametern wie Schmelzbarkeit, Viskosität und Dehnbarkeit phänomenologisch untersuchen, sodass die Eignung eines Käses für bestimmte Rezepte ermittelt werden kann.
[1] R. Kapoor, L.E. Metzger, CRFSFS (7), 2008:194-214.
