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Verfahren zur Herstellung von konzentrierten Milchprodukten Die Erfindung betrifft ein neues und verbessertes Verfahren für die Herstellung von konzentrierten Milchprodukten aus Milch oder flüssigen Milchprodukten, die im allgemeinen einen Feststoffgehalt von ungefähr 16 bis 35/10 aufweisen und fetthaltig oder fettfrei sein können. Das erfindungsgemässe Verfahren eignet sich für die Herstellung von Kondensmilch mit oder ohne Butterfett einschliesslich einer konzentrierten Milch, welche der Kondensmilch ähnlich ist, aber eine Konzentration aufweist, die geringer oder grösser ist als diejenige, welche die Kondensmilch des Handels charakterisiert.
Während einer Reihe von Jahren war es üblich, konzentrierte Milch unter sterilen Bedingungen in Konservendosen abzufüllen. In den meisten Fällen hat die Sterilisierung die Anwendung einer hohen Temperatur mit sich gebracht, und zwar für eine solche Zeit, dass dabei der Milch ein Kochgeschmack und eine braune Färbung verliehen wurde. Wenn die Sterilisierung in der Konservendose selbst durchgeführt wurde, wies das Produkt wohl einen charakte- ristischen Kochgeschmack und die charakteristische braune Färbung auf, es war jedoch frei von jeglicher Tendenz zur Alterungsverdickung.
In Anbetracht der Wünschbarkeit, den Kochgeschmack und die braune Färbung zu eliminieren, welche die Produkte der Vergangenheit charakterisiert haben, wurden Anstrengungen gemacht, ein befriedigendes Produkt durch eine HochtemperaturKurzzeitsterilisierungs-Behandlung zu produzieren. Es ist bekannt, dass die Hochtemperatur-Kurzzeitste- rilisierungsmethode sehr wirksam ist, um die Bildung des Kochgeschmackes und der Braunfärbung auf ein Minimum zu reduzieren. Es ist bis jetzt als Sterilisie- rungsverfahren aus dem Grunde nicht verwendet worden, weil herausgefunden worden ist, dass die so behandelten Produkte eine ausgesprochene Tendenz zur Alterungsverdickung haben.
Mit anderen Worten also war die Hochtemperatur-Kurzzeitsterilisierungs- Behandlung recht wirksam zur Eliminierung einer Schwierigkeit, nämlich bezüglich des Kochgeschmak- kes und der braunen Färbung, aber anderseits gab sie Anlass zu unerwünschten Resultaten betreffend die Alterungsverdickung, welche nach den alten Steri- lisierungsmethoden vermieden werden konnte.
Es ist auch herausgefunden worden, dass bei der Sterilisierung von Vollkondensmilch mittels der Hochtemperatur-Kurzzeitmethode das fertige Produkt eine Tendenz zur Klumpenhildung des Butterfettes und zur entsprechenden Abscheidung desselben während der Lagerung zeigt.
Gemäss der vorliegenden Erfindung kann nun konzentrierte Milch wie Kondensmilch mit einem Minimum an Kochgeschmack und brauner Färbung produziert werden, während gleichzeitig ihre Widerstandsfähigkeit gegen Alterungsverdickung in solchem Masse verbessert ist, dass ein höchst zufriedenstellendes Handelsprodukt erzielt werden kann.
Während die Widerstandsfähigkeit gegen Alterungsverdickung eines Produktes gemäss der vorliegenden Erfindung vielleicht nicht so gross ist wie die eines Produktes gemäss den bekannten Verfahren, welche Kochgeschmack und braune Färbung erzeugen, wird das erfindungsgemäss hergestellte Produkt der unerwünschten Alterungsverdickung für Zeiträume von ungefähr einem Jahr widerstehen. In vielen Fällen kann die Widerstandsfähigkeit sogar 15 bis 18 Monate dauern, was für ein Handelsprodukt vollkommen genügend ist.
Wenn konzentrierte Milch einer Hochtemperatur- Kurzzeitsterilisierung unterworfen wird, ohne weitere Behandlung gemäss dem Verfahren der vorliegenden
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Erfindung, wird innerhalb von drei bis sechs Monaten die unerwünschte Alterungsverdickung eintreten. Diese Zeitspanne ist zu kurz für ein Handelsprodukt. Durch Ausdehnung des Zeitraumes bis zur Alterungs- verdickung auf ungefähr ein Jahr oder mehr wird das Produkt den üblichen Erfordernissen an solche Handelsware angepasst.
Es ist bekannt, dass Milch, welche zu alt ist, z. B. ein Jahr oder mehr, für die Konsumation auf Grund von anderen Veränderungen bereits nicht mehr empfehlenswert ist. Durch die genannte Verlängerung der Widerstandsfähigkeit gegen Alterungsverdickung auf ein Jahr oder 18 Monate hat das Produkt eine Stabilität, die mit den übrigen Stabilitätseigenschaften übereinstimmt.
Die Behandlung gemäss dem vorliegenden Verfahren erlaubt zusätzlich die Verwendung der Hochtem- peratur-Kurzzeitsterilisierungs-Behandlung mit der damit zusammenhängenden Minimalisierung der Erzeugung von Kochgeschmack und brauner Färbung, während gleichzeitig die unerwünschte Klumpenbil- dung und Abscheidung von Butterfett reduziert wird.
Eine andere Schwierigkeit, die im Zusammenhang mit der Hochtemperatur-Kurzzeitbehandlung von Kondensmilch aufgetreten ist, liegt im sogenannten Kreidegeschmack. Dieser Kreidegeschmack macht sich bei der Konsumation von Kondensmilch durch ein rauhes Gefühl im Munde bemerkbar, als ob man eine Suspension von Kalk in Milch geniessen würde. Mit dem erfindungsgemässen Verfahren lässt sieh dieser Kreidegeschmack weitgehend vermeiden.
Die vorliegende Erfindung basiert auf der Entdeckung, dass die Vorwärmbehandlung ohne Verwendung von Natriumphosphat durchgeführt werden kann, um das Produkt gegen Koagulierung des Proteins während der Sterilisierungsbehandlung zu stabilisieren. In anderen Worten, eine Lehre dieser Erfindung ist die, dass die Gegenwart von Dinatrium- phosphat in der Milch, wenn sie nach konventioneller Art verwendet wird, vermieden werden muss, wenn die Tendenz zur Alterungsverdickung auf ein Minimum reduziert werden soll. Um die Proteine gegen Koagulation zu stabilisieren, muss deshalb das Hauptgewicht auf die Vorwärmbehandlung gelegt werden.
Das erfindungsgemässe Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass man Milch oder ein flüssiges Milchprodukt erwärmt, dann bis zu einem Total- Feststoffgehalt von 32 bis 45 % konzentriert, das Konzentrat innerhalb eines Bereiches von 10 Minuten bei 82 C bis 1 Minute bei 121 C erhitzt, das so erhitzte Konzentrat mit Wasser auf einen Total- Feststoffgehalt von unter 30 %, jedenfalls aber 5 unter die Eindampfkonzentration verdünnt und das so behandelte Konzentrat derart einer Hochtempera- tur-Kurzzeitsterilisierung unterwirft,
dass ein Fo- Wert von mindestens 5 resultiert.
Die letzte Stufe, nämlich die Sterilisierung kann beliebig vor oder nach der Abfüllung in die Kon- servendosen vorgenommen werden. Im zweiten Falle wird das Produkt vor der Sterilisierung homogenisiert, in die Konservendosen abgefüllt und dann sterilisiert. Im ersten Falle wird das Produkt sterilisiert, homogenisiert und dann unter aseptischen Bedingungen in die Konservendosen abgefüllt.
Während Variationen bezüglich der für die Ste- rilisierungsstufe verwendeten Zeit und Temperaturen möglich sind, ist es doch notwendig, dass die aufgewendete Zeit und die angewandte Temperatur so aufeinander abgestimmt werden, dass ein F.-Wert von mindestens 5 resultiert. Der Begriff F" ist in der Konservenindustrie wohlbekannt. Er kann leicht bestimmt werden, und es ist in der Konservenindustrie üblich, dass er regelmässig bestimmt wird. Methoden zur Bestimmung dieses Wertes sind publiziert worden und sind in der Konservenindustrie weit verbreitet. Dieser Begriff und eine mathematische Methode zur Berechnung von thermischen Verfahren zur Herstellung von Nahrungsmittelkonserven, wie sie von Dr. Charles O.
Ball entwickelt worden sind, werden in dem Bulletin of the National Re- search Council , Vol. 7, Part. 1, No. 37, October 1923, beschrieben.
Die Berechnungen von Dr. Ball sind später vereinfacht worden, und es ist nun ganz gebräuchlich, einen F"-Wert zu verwenden, der von Dr. Balls Berechnungen abgeleitet ist und in welchem der sogenannte Z -Wert als gleich 18 angenommen wird. Dies wird in einem Artikel von C.R. Stumbo in Food Technology, Band 2, Nr. 2, April 1948, erklärt.
Gemäss dem aseptischen Konservierungssystem nach Martin, auf welches in der vorliegenden Beschreibung noch verwiesen wird, wird die Sterilisierung von Nahrungsmitteln durch Erhitzung in höhere Temperaturbereiche während ganz kurzen Zeitbereichen erreicht. Es ist wohlbekannt, dass je höher die Temperatur, desto kürzer die erforderliche Zeit zwecks Erzielung eines spezifischen Sterilitätsgrades ist. Der Begriff F" ist durch folgende formelmässige Beziehung zwischen Zeit und Temperatur gekennzeichnet:
EMI2.76
m = Minuten T = q/5 C + 32 (C = Temperatur in C).
Aus der obigen Formel ist ersichtlich, dass der Sterilisierungswert (F") eine logarithmische Funktion der Zeit und der Temperatur ist. Die für die Sterilisierung benötigte Zeit nimmt mit jeder Temperaturabnahme von 18 F. um das Zehnfache zu. Die folgenden zusammengehörigen Zeit- und Temperaturangaben geben einen Steriüsierungswert (F") von 10: 111 C = 232 F. - 100 Minuten 12l C = 250 F. - 10 Minuten
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131 C = 268 F. - 1 Minute 141 C = 286 F. - 0,10 Minuten oder 6 Sekunden 151 C = 304 F. - 0,01 Minute oder 0,06 Sekunden Diese Gleichung stammt aus Dr. Balls ursprünglicher Publikation.
Beispiel Vollmilch wird auf eine Temperatur von 1211 C vorgewärmt und während 60 Sekunden auf dieser Temperatur gehalten und dann bis zu einem Total- Feststoffgehalt von 40 % eingedampft. Dieses Konzentrat wird auf 88 C erhitzt und während 71/2 Minuten auf dieser Temperatur gehalten. Anschlie- ssend wird es abgekühlt und auf die normale Zusammensetzung von Kondensmilch gebracht, nämlich 7,9 bis 8 % Fett und 25,9 bis 26,2 % Total- Feststoffe.
Nach Standardisierung wird die Kondensmilch kontinuierlich durch einen Vorerhitzer geleitet, um die Temperatur auf 88 C zu erhöhen, zwecks Entlüftung in einem Vakuum versprüht; dann durch einen Hochleistungserhitzer geleitet, welcher die Temperatur auf 135 C erhöht; vom Hochleistungssterilisie- rungserhitzer wird das Produkt durch ein Aufnahmegefäss geleitet, wo es während 60 Sekunden verbleibt; anschliessend wird es durch einen vorgängig sterilisierten Hochleistungskühler auf 77 C abgekühlt.
An diesem Punkt wird sterile Luft eingeführt und dann wird das Produkt unter einem Druck von 272 Atm. homogenisiert, in einem vorgängig sterilisierten Kühler auf ungefähr 32 C abgekühlt, unter aseptischen Bedingungen in vorher sterilisierte Konservendosen verpackt und mit vorgängig sterilisierten Deckel in aseptischer Atmosphäre verschlossen.
Diese Arbeitsweise gibt optimale Bedingungen für eine durchschnittliche Produktion von Kondensmilch. Je nach der Zusammensetzung der Milch und je nach dem Milcheinzugsgebiet und weiter je nach Saison müssen daran einige Variationen vorgenommen werden. Veränderungen sind auch notwendig, wenn Kondensmilch mit einem Total-Feststoffgehalt von mehr als 26 % hergestellt werden soll. Diese Variationen betreffen primär die Temperatur und die entsprechenden Haltezeiten, wie sie für das überkonzentrierte Produkt zur Anwendung kommen. Kondensmilch, die mehr als 26 % Feststoffe enthalten soll oder welche während Perioden hergestellt ist, in welchen die Milch ihrer Zusammensetzung nach unstabiler ist, benötigt entweder höhere Temperaturen oder längere Behandlungszeiten.
Es ist auch öfters notwendig, eine Sterilisierungstemperatur unter 135 C zu verwenden und dafür eine längere Haltezeit (zwecks Gewährung der Sterilität) zur Anwendung zu bringen, um keine Hitzekoagulation der Kondensmilch zu verursachen.
Während die Anwendung des vorliegenden Verfahrens in Kombination mit aseptischen Abfüllmethoden, dank der Möglichkeit dieses Prozesses, Temperaturen oberhalb 127 C anzuwenden, bessere Re- sultate ergibt, so gilt das Basisprinzip der Überkonzentrierung und der Erhitzung des überkonzentrierten Produktes vor der Sterilisierung auch für die Steri- lisierungsverfahren, die in der Dose stattfinden.
Das Verfahren der aseptischen Dosenabfüllung erlaubt die Homogenisierung nach der Sterilisierung, was mehr erwünscht ist als die Homogenisierung oder Sterilisierung, welche notwendig ist, wenn das Produkt in der Dose sterilisiert wird. Das vorliegende Verfahren zeigt deshalb, wenn es mit der aseptischen Dosenabfüllung verbunden ist, bessere Resultate. Aber selbst wenn die Sterilisierung erfindungsgemäss in der Dose vorgenommen wird, werden gegenüber den bekannten Verfahren erhebliche Vorteile erzielt.
Nach dem erfindungsgemässen Verfahren können auch konzentrierte Milchprodukte, in welchen das natürliche Butterfett durch andere Fette und Öle ersetzt worden ist, hergestellt werden. In solchen Fällen ist es natürlich klar, dass die überkonzentrierung und Vorerhitzungsstufen in An- oder Abwesenheit des Fettes vorgenommen werden können.
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Method for Making Concentrated Dairy Products This invention relates to a new and improved method for making concentrated dairy products from milk or liquid dairy products which generally have a solids content of about 16 to 35/10 and can be fat or fat free. The method according to the invention is suitable for the production of condensed milk with or without butterfat, including a concentrated milk which is similar to condensed milk, but has a concentration which is less or greater than that which characterizes the commercial condensed milk.
For a number of years it has been customary to pack concentrated milk into cans under sterile conditions. In most cases, sterilization has involved the application of a high temperature for such a time as to give the milk a cooked taste and a brown color. If the sterilization was carried out in the tin itself, the product probably had a characteristic cooking taste and the characteristic brown color, but it was free of any tendency to thicken with age.
In view of the desirability of eliminating the cooking taste and brown color which have characterized the products of the past, efforts have been made to produce a satisfactory product through a high temperature, short term sterilization treatment. It is known that the high-temperature short-term sterilization method is very effective in reducing the build-up of cooking taste and browning to a minimum. It has not been used as a sterilization method up to now for the reason that it has been found that the products so treated have a marked tendency to thicken with age.
In other words, the high-temperature short-term sterilization treatment was quite effective in eliminating a problem relating to cooking flavor and brown color, but on the other hand gave rise to undesirable results relating to aging thickening which the old sterilization methods avoided could.
It has also been found that when whole condensed milk is sterilized by means of the high-temperature short-term method, the finished product shows a tendency to clump the butterfat and to separate it accordingly during storage.
According to the present invention, concentrated milk such as condensed milk can now be produced with a minimum of cooked taste and brown color, while at the same time its resistance to thickening of aging is improved to such an extent that a highly satisfactory commercial product can be obtained.
While the resistance to aging thickening of a product according to the present invention may not be as great as that of a product according to known processes which produce cooking taste and brown color, the product made according to the invention will withstand undesirable aging thickening for periods of about a year. In many cases, resistance can even last 15 to 18 months, which is perfectly sufficient for a commercial product.
When concentrated milk is subjected to high temperature short term sterilization without further treatment according to the method of the present invention
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Invention, the undesirable aging thickening will occur within three to six months. This period is too short for a commercial product. By extending the period of time until the aging thickening to about a year or more, the product is adapted to the usual requirements of such commodities.
It is known that milk which is too old, e.g. B. a year or more, for which consumption is no longer recommended due to other changes. By extending the resistance to thickening of aging to one year or 18 months, the product has a stability that corresponds to the other stability properties.
The treatment according to the present method additionally allows the use of the high-temperature short-term sterilization treatment with the associated minimization of the production of cooking taste and brown color, while at the same time the undesired formation of lumps and the separation of butterfat is reduced.
Another difficulty that has arisen in connection with the high-temperature short-term treatment of condensed milk is the so-called chalk taste. This chalky taste is noticeable when consuming condensed milk through a rough feeling in the mouth, as if one were enjoying a suspension of lime in milk. With the method according to the invention, this chalky taste can largely be avoided.
The present invention is based on the discovery that the preheat treatment can be carried out without using sodium phosphate to stabilize the product against coagulation of the protein during the sterilization treatment. In other words, a teaching of this invention is that the presence of disodium phosphate in milk, when used in the conventional manner, must be avoided if the tendency for aging thickening is to be minimized. In order to stabilize the proteins against coagulation, the main emphasis must therefore be placed on the preheating treatment.
The inventive method is characterized in that milk or a liquid milk product is heated, then concentrated to a total solids content of 32 to 45%, the concentrate is heated within a range of 10 minutes at 82 C to 1 minute at 121 C, which The concentrate heated in this way is diluted with water to a total solids content of less than 30%, but in any case 5 below the evaporation concentration and the concentrate treated in this way is subjected to a high temperature short-term sterilization,
that a Fo value of at least 5 results.
The last stage, namely the sterilization, can be carried out before or after filling into the cans. In the second case, the product is homogenized before sterilization, filled into the cans and then sterilized. In the first case, the product is sterilized, homogenized and then filled into the cans under aseptic conditions.
While variations in the time and temperatures used for the sterilization step are possible, it is necessary that the time spent and the temperature used are coordinated so that an F. value of at least 5 results. The term F "is well known in the canning industry. It can be easily determined and it is common in the canning industry to have it determined on a regular basis. Methods for determining this value have been published and are widely used in the canning industry. This term and a mathematical method for the calculation of thermal processes for the production of canned food, as described by Dr. Charles O.
Ball are described in the Bulletin of the National Research Council, Vol. 7, Part. 37, October 1923.
The calculations by Dr. Ball were later simplified and it is now quite common to use an F "value derived from Dr. Ball's calculations in which the so-called Z value is assumed to be equal to 18. This is discussed in an article by CR Stumbo in Food Technology, Volume 2, No. 2, April 1948, explained.
According to the aseptic preservation system according to Martin, to which reference is made in the present description, the sterilization of food is achieved by heating to higher temperature ranges for very short periods of time. It is well known that the higher the temperature, the shorter the time required to achieve a specific level of sterility. The term F "is characterized by the following formulaic relationship between time and temperature:
EMI2.76
m = minutes T = q / 5 C + 32 (C = temperature in C).
From the above formula it can be seen that the sterilization value (F ") is a logarithmic function of time and temperature. The time required for sterilization increases tenfold with each temperature decrease from 18 F. The following related time and temperature data give a sterilization value (F ") of 10: 111 C = 232 F. - 100 minutes 121 C = 250 F. - 10 minutes
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131 C = 268 F. - 1 minute 141 C = 286 F. - 0.10 minutes or 6 seconds 151 C = 304 F. - 0.01 minute or 0.06 seconds This equation is taken from Dr. Ball's original publication.
Example Whole milk is preheated to a temperature of 1211 ° C. and kept at this temperature for 60 seconds and then evaporated to a total solids content of 40%. This concentrate is heated to 88 ° C. and held at this temperature for 71/2 minutes. It is then cooled and brought to the normal composition of condensed milk, namely 7.9 to 8% fat and 25.9 to 26.2% total solids.
After standardization, the condensed milk is continuously passed through a preheater to raise the temperature to 88 C, sprayed in a vacuum for deaeration; then passed through a high performance heater, which increases the temperature to 135 C; the high-performance sterilization heater guides the product through a receptacle where it remains for 60 seconds; it is then cooled to 77 ° C by a previously sterilized high-performance cooler.
At this point sterile air is introduced and then the product is pressurized to 272 atm. homogenized, cooled to about 32 C in a previously sterilized cooler, packed under aseptic conditions in previously sterilized tins and sealed with previously sterilized lids in an aseptic atmosphere.
This working method provides optimal conditions for an average production of condensed milk. Depending on the composition of the milk and depending on the milk catchment area and furthermore depending on the season, some variations must be made. Changes are also necessary if condensed milk with a total solids content of more than 26% is to be produced. These variations relate primarily to the temperature and the corresponding holding times as they are used for the overconcentrated product. Condensed milk which is said to contain more than 26% solids or which is produced during periods in which the milk is more unstable in terms of its composition, requires either higher temperatures or longer treatment times.
It is also often necessary to use a sterilization temperature below 135 C and to use a longer holding time (in order to ensure sterility) so as not to cause heat coagulation of the condensed milk.
While the application of the present process in combination with aseptic filling methods gives better results thanks to the possibility of this process to use temperatures above 127 C, the basic principle of overconcentration and the heating of the overconcentrated product before sterilization also applies to the sterilization. lization processes that take place in the can.
The aseptic can filling process allows for post-sterilization homogenization, which is more desirable than the homogenization or sterilization necessary when the product in the can is sterilized. The present method, therefore, when combined with aseptic can filling, shows better results. But even if the sterilization is carried out according to the invention in the can, considerable advantages are achieved over the known methods.
Concentrated milk products in which the natural butterfat has been replaced by other fats and oils can also be produced by the method according to the invention. In such cases it is of course clear that the overconcentration and preheat steps can be done in the presence or absence of the fat.