pH-Wert-Transmitter übernehmen wichtige Aufgaben in der Prozessüberwachung – beispielsweise in der Lebensmittelherstellung. Das Bild zeigt einen Ausschnitt aus der Käseproduktion. pH-Transmitter kommen in speziellen Ausführungen zum Einsatz.
pH-Wert-Transmitter und die Bedeutung des pH-Werts in der Käseproduktion
pH-Wert-Transmitter werden zumeist abgesetzt für unterschiedlichste pH-Messungsaufgaben eingesetzt. Je nach Fittings können diese vielfältig angeschlossen werden. pH-Messgeräte können auch mit digitalen Anzeigen kombiniert werden, wodurch ph-Messwerte direkt abgelesen werden können. Beim Transmitter wird der gemessene PH-Wert (0-14 pH) in ein 4-20 mA Standard-Ausgangs-Signal umgewandelt, proportional zum pH-Wert.
Der pH-Wert ist in der Käserei ein grundlegender Messwert, welcher über den gesamten Prozess der Käseherstellung überwacht werden muss. Qualität und Lebensmittelsicherheit beginnen schon bei der Eingangskontrolle der Milch mit der Überprüfung des pH-Wertes. Die Überwachung der Lebensmittelqualität schließt an der letzten Station, der Messung des pH_Wertes am gereiften Käse.
Während des gesamten Prozesses der Käseproduktion sorgen pH-Wert-Transmitter für eine permanente Überwachung des pH-Wertes des Käse und seiner Vorprodukte. (#3)
pH-Wert-Kontrolle schon beim Ansäuern der Milch
Per pH-Wert-Transmitter werden schon zu Beginn des Herstellungsprozesses Messdaten zur Kontrolle erfasst. Bereits beim Ansäuern der Milch durch das Hinzufügen der Bakterienkulturen und auch danach, wenn das Lab zugesetzt wird, ist Kontrolle nötig. Der Prozess der Fermentation, bei dem Bakterien Laktose verbrauchen und als Nebenprodukt Milchsäure erzeugen, fällt eben durch die Säureproduktion der pH-Wert ab. Die Enzyme des Labs sorgen für eine schnellere Gerinnung. So bildet sich eine wesentlich festere Substanz. Das Lab wird jedoch erst dann hinzugefügt, wenn die Milch einen bestimmten pH-Wert erreicht hat. Eben dieser kann und muss per pH-Wert-Transmitter überwacht werden.
Risiken im Produktionsprozess treten auf, wenn das Lab verdünnt wird. Dabei wird Wasser zugesetzt, was bewirken kann, dass das Lab deaktiviert wird. Dies geschieht, wenn das Wasser einen pH-Wert nahe dem Neutralpunkt hat ( dies entspricht einem pH-Wert von 7 ) oder wenn das Wasser einen noch höheren pH-Wert besitzt und damit als basisch anzusehen ist. Die Folge des deaktivierten Labs können Probleme bei der Gerinnung sein.
Die Molke mit einem pH-Wert-Transmitter überwachen
Für Cheddarkäse sollte der pH-Wert-Transmitter nach der Säuerung einen pH-Wert von 6,0 bis 6,2 berichten. (#1)
Auf die Fermentation folgt die Abtrennung der Molke. Dabei setzt die Verarbeitung auf der Dickete, die dickgelegte Milch auf. Ist die Dickete geschnitten, gerührt und gekocht, wird die Molke abgetrennt. Exakt zu diesem Zeitpunkt muss der pH-Wert der Molke geprüft werden.
Meldet der pH-Wert-Transmitter einen relativ hohen pH-Wert, ist mit einem höheren Gehalt des Käses an Kalzium und Phosphat zu rechnen. Hier ist auch mit einem stärkeren Käsebruch zu rechnen. So wirkt sich der pH-Wert auf die spätere Zusammensetzung und auf die Textur des späteren Käse-Endprodukts aus.
| Käsesorte | pH-Wert |
|---|---|
| Schweizerkäse | 6,3 bis 6,5 |
| Cheddar | 6,0 bis 6,2 |
| Weichkäse | 4,8 bis 5,0 |
| Schnittkäse | unter 6,0 |
| Hartkäse | 5,2 bis 5,3 |
| Frischkäse | 4,3 bis 4,7 |
| Sauermilchkäse | 4,3 bis 4,7 |
| Quelle: almwirtschaft.com | |
pH-Wert-Transmitter prüft Ionengleichgewicht in Salzlake
Im dritten Prozessschritt wird der Käse in die Salzlake eingesetzt. Die Säuerung muss jedoch vor Einbringen des Käses in das Salzbad bereits vollständig abgeschlossen sein. Jetzt nimmt der Käse Salz auf, verliert weiter an Wasser. Ein Ionengleichgewicht von Kalzium und Wasserstoff ist hier der angestrebte Idealzustand. Dieser kann erreicht werden, wenn Salzlake und Käse den gleichen pH-Wert aufweisen. Somit ist hier eine Kontrolle des pH-Werts mittels einem pH-Wert-Transmitter sinnvoll.
Ist das Ionengleichgewicht nicht vorhanden oder wird hier stärker abgewichen, kann es zu Defekten im Endprodukt kommen. Mögliche Folgen sind vielfältig.
- Defekte in der Käserinde
- Verfärbungen des Käses
- Abweichungen von der angestrebten Textur
- Verkürzte Haltbarkeit des Käses
Reifung mit pH-Wert-Transmitter überwachen
Im Prozess der Reifung wird der pH-Wert-Transmitter den für die Bakterienkulturen wichtigen kontinuierlichen pH-Wert überwachen. Hier beim Emmentaler sorgen die Bakterienkulturen für die typischen Löcher. (#2)
Der Prozess der Reifung wird vielfach dazu benutzt spezifische Eigenarten der Endprodukte auszuprägen.
- Emmentaler Käse: die typischen Löcher
- Camembert: der weiße Schimmel auf der Rinde
- Harzer Käse: das typische Aroma
Für derlei Beeinflussung des Käse im Reifeprozess werden bakterielle und enzymatische Prozesse in Gang gesetzt. Bakterienkulturen benötigen jedoch ideale pH-Werte. Will man also das Ausprägen der typischen Produkteigenarten unterstützen, tut man gut daran, den pH-Wert permanent zu überwachen.
Höhere pH-Werte
Im Reifeprozess können höhere pH-Werte zu einem besonders elastischen Käse führen. Für den Verbraucher kann eine derartige Veränderung im Endprodukt zu Unsicherheiten führen.
Niedrigere pH-Werte
Treten während des Reifeprozesses niedrige pH-Werte auf, kann der Käse als Endprodukt wesentlich spröder ausfallen, was sich der Verbraucher ebenfalls nicht erklären kann.
Probleme im Einsatz eines pH-Wert-Transmitter
Beim Einsatz in einer Käserei bringt das zu prüfende Produkt – der Käse in seinen verschiedenen Prozessstufen – besondere Probleme mit sich, die den Einsatz eiens pH-Wert-Transmitters erschweren. Die Probleme rühren von der Konsistenz von Käse und halbfesten bis festen Vorprodukten her. Eine Produktprobe wird leicht die Messmembran verschmutzen oder ein Diaphragma verstopfen.
Wenn so unbrauchbar gemachte pH-Wert-Transmitter Messfehler produzieren, kann dies für den gesamten Produktionsprozess Folgen haben, denn die erwarteten pH-Werte fallen stets in sehr enge Wertebereiche, wie wir beispielsweise in der obigen Tabelle ersehen können.
Für den Einsatz in der Käserei eignet sich daher ein pH-Wert-Transmitter, dessen Elektrode so dünn ist, dass sie zwar in den Käse eingestochen werden kann, jedoch beim Herausziehen keine großen Löcher hinterlässt. Für den Einsatz in der Käserei wäre ein Diaphragma zu bevorzugen, welches offen ist und so nicht zum Verstopfen neigt.
Bildnachweis: © shutterstock – Titelbild William John Hunter, #1 Michelle Lee Photography, #2 Sunny Forest, #3 SGr
