DE1052786B

DE1052786B - Verfahren zum Sterilisieren von Milch und anderen Getraenken der Nahrungsmittelindustrie

Info

Publication number: DE1052786B
Application number: DED26517A
Authority: DE
Inventors: Elmer Samuel Davies; Frank Donald Petersen
Original assignee: Daveat Milk Processes Co
Current assignee: Daveat Milk Processes Co
Priority date: 1956-09-26
Filing date: 1957-09-26
Publication date: 1959-03-12

Description

DEUTSCHES

Internationale kl

PATENTAMT

ο ύ&ί

A23C -3^- D26517IVa/53e

A N M E L D E T A G= 26. SEPTEMBER Ϊ957

BEKANNTMACHUNG DER ANMELDUNG UND AUSGABE DER AUSLEGESCHRIFT! 12.MÄRZ1959

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Sterilisieren von Getränken der Nahrungsmittelindustrie, und zwar insbesondere von Milch, durch Wärmebehandlung, ohne den natürlichen Geruch und Geschmack und die natürliche Stabilität der Milch zu beeinträchtigen oder zu zerstören. Dieses wertvolle und für die Praxis bedeutungsvolle Ergebnis wird erzielt, indem man die Wärme jedem Teilchen der Milch unter Einhaltung einer bestimmten Beziehung zwischen Zeit und Temperatur der Behandlung zuführt, wobei durch die gewählte Zeit-Temperatur-Beziehuiig jeder Bestandteil der Milch gegen nachteilige chemische und physikalische Veränderungen geschützt ist.

Bei den meisten bekannten Verfahren zur Wärmebehandlung von Milch werden die Unterschiede, welche die verschiedenen Nährbestandteile der Milch hinsichtlich ihrer Reaktion bei Einwirkung starker Wärme aufweisen, nicht in Betracht gezogen, bzw. sie sind überhaupt nicht erkannt worden. Es ist dem Fachmann bekannt, daß die Milch unter ihren verschiedenen Bestandteilen auch solche Nährbestandteile enthält wie Wasser, Proteine, wie Casein, Lactalbumin, Lactoglobulin, Vitamine, Gase, Milchfett, Lactose (Milchzucker), Salze (Asche), Pigmente, Enzyme, zellförmige Stoffe.

Jeder dieser Nährbestandteile spricht auf die Einwirkung unterschiedlicher Zeit-Temperatur-Bedingungen anders au bzw. reagiert anders. Bei jedem Verfahren zur Sterilisierung von Milch durch Wärmebehandlung müssen daher die Eigenarten jedes dieser Nährbestandteile berücksichtigt werden, ebenso diejenigen der lebenden Organismen, wie Bakterien und Kahmhefe, die sich in nicht steriler Milch befinden, und ihre Reaktion auf die jeweilige Temperatur und Dauer der Wärmebehandlung. Um den Forderungen des Verbrauchers zu genügen, müssen bei der sterilisierten Milch alle erwünschten Eigenschaften der frischen Milch hinsichtlich Geruch und Geschmack, Stabilität, Konsistenz, Farbe usw. beibehalten werden.

Bei den bekannten Verfahren zur Sterilisierung durch Wärmebehandlung werden verschiedene dieser erwünschten Eigenschaften, insl>esonderc der natürliche Geschmack und Geruch der Milch, nachteilig beeinflußt.

Die Erfindung bezweckt die Schaffung eines Verfahrens zur Sterilisierung von Milch in der Wärme, bei welchem die Sterilisierung im wesentlichen vollständig erfolgt, ohne die normalen, natürlichen Eigenschaften der Milch nachteilig zu beeinflussen.

Zur Aufrechterhaltung der Güte der Milch muß nicht nur die richtige Zeit-Temperatur-Beziehung der Behandlung eingehalten werden, um die Sterilisierung zu bewirken, sondern es müssen auch die Wirkungen der verschiedenen Milchbestandteile in Betracht ge-

10

Verfahren
zum Sterilisieren von Milcht

und anderen Getränken
der Nahrungsmittelindustrie

Anmelder:

Daveat Milk Processes Co.,
Washington, D. C. (V. St. A.)

Vertreter: Dr.-Ing. W. Abitz, Patentanwalt, _;
München 27, Gaußstr. 6

Beansprudite Priorität:
V. St. ν. Amerika vom 26. September 1956

Elmer Samuel Davies, Takoma Park, Md., i
und Frank Donald Petersen, Philadelphia, Pa.
(V. St. A.), '

sind als Erfinder genannt worden

zogen werden, die zu einer Schädigung von Geschmack und Geruch führen können. So sind bekanntlich: zwei der hauptsächlich am »Braunwerden« der Milch beteiligten Stoffe Lactose und Casein. Keiner dieser Milchbestandteile »bräunt« leicht, wenn er allein für sich erhitzt wird, aber beim Erhitzen der beiden Stoffe zusammen tritt die »Bräunung« leicht auf. ;

Selbst dem erfahrenen Fachmann sind nicht alle Beziehungen zwischen den verschiedenen Bestandteilen der Milch vollkommen klar. Es ist jedoch seit laingem erkannt worden, daß jede Wärmebehandlung, bei welcher irgendeiner der Milchbestandteile nachteilig beeinflußt wird, die Qualität der Milch verschlechtern und ihren Absatz 1>eim Verbraucher verringern !kann. Die Erfindung zielt in dieser Hinsicht weiter a^if ein Verfahren zur Sterilisierung von Milch in der Wärme ab, bei welchem keiner der Milchbestandteile nachteilig beeinflußt wird und welches speziell folgenden Bedingungen angepaßt ist: j

1. Lebende Organismen '

Zur im wesentlichen vollständigen Sterilisiertjng ist folgende Zeit-Temperatur-Beziehung erforderlich:
0,8 Sekunden bei 149⁰C ^:

5 „ „ 143°C

15 „ „ 138° C ,

120 „ „ 127⁰C

809 769/314

2. Enzyme

Zur im wesentlichen vollständigen Inaktivierung der in der behandelten Milch anwesenden Enzyme ist folgende Zeit-Teniperatur-Beziehung erforderlich:
1,5 Sekunden, bei 149⁰C
2,8 .„ „ 146⁰C

4,8 „ ,. 143⁰C

8 „ „ 141⁰C

18 „ „ 138⁰C

Die Wirksamkeit der oben angegebenen Zeit-Temperatur-Beziehung hängt in bezug auf die Inaktivierung des Lipaseenzyms zum großen Teil davon ab, in welchem Umfang der Fettgehalt der Milch gesenkt und damit das Lipaseenzym dem direkten Wärmeaustausch mit dem Sterilisierungsmedium zugänglich ist.

3. Koagulation

je höher die Temperatur ist, welcher die Milch unterworfen wird, desto größer ist die Neigung der Milch zum Koagulieren, Diese Koagulation beruht auf der Kombination des Caseins, Milchzuckers und der Molkeanteile der in der Milch enthaltenen Proteine. JDje Koagulation führt zu einer unerwünschten Viskosit^tserhohung und erzeugt einen störenden Geruch und Geschmack. Es hat sich gezeigt, daß das Zeit-Temperatur-Verhältnis zur Vermeidung dieser Koagulation die folgenden. Grenzen nicht überschreiten soll:

etwa 120 Sekunden bei 121⁰C
3 „ „ 149⁰C

1 Sekunde ,, 154⁰C

4. Sulfhydrile

Die letzten Untersuchungen des Milchgeschmacks und -geruchs haben gezeigt, daß der »gekochte« Geschmack erhitzter Milch zum großen Teil auf der Freisetzung von Milchsulfiden beruht. Sulfhydrile bilden sich bei dem Zerfall oder der Denaturierung des Molkeanteils der Milchproteinc, insbesondere des /S-Lactoglobulins. Es wurde gefunden, daß dieser Zerfall beginnt, wenn die Milch einer Temperatur von 77⁰C oder mehr ausgesetzt wird. Die Intensität des gekochten Geschmacks erhöht sich mit der Temperatur der Wärmebehandlung und hängt von der Zahl der aktivierten Sulfhydrilgruppcn, dem Betrag, in dem die Sulfhydrilgruppen durch den Sauerstoff der Atmosphäre oxydiert werden, und dem Betrag ab, in dem die Sulfhydrilgruppen mit anderen Milchbestandteilen irreversibel reagieren.

Es ist bereits ein Verfahren zum Sterilisieren von Milch durch sogenannte Uperisation bekannt, welches im wesentlichen darin besteht, daß die Milch einem außerordentlich kurzen, jedoch kräftigen Wärmestoß ausgesetzt wird, wobei Erhitzungszeiten, von etwa 0,75 Sekundeit und Temperaturen von der Größenordnung 15O⁰C eingehalten werden. Aus den oben unter 2 mitgeteilten Versuchsergebnissen geht aber hervor, daß eine so kurzzeitige Wärmebehandlung bei 150⁰C nicht ausreicht, um die Enzyme praktisch vollständig zu inaktivieren.

Das erfindungsgemäße Sterilisierverfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß man die Milch auf etwa 63 bis 74⁰C vorerhitzt, sie anschließend in einer Sterilisierkammer auf einer oder beiden Seiten einer senkrecht in der Kammer aufgehängten Platte in Form eines dünnen, abwärts strömenden Films in direkten Wärmeaustausch mit einem hocherhitzten gasförmigen Behandlungsmedium bringt, welches gleichmäßig in der Kammer verteilt ist und auf einer ausreichenden Temperatur gehalten wird, so daß jedes Milchteilchen auf 149⁰C, jedoch nicht höher erhitzt wird, und die Milch nach einer Verweilzeit in der Sterilisicrkammer von mindestens I¹ /* Sekunden und höchstens etwa 3 Sekunden vor der Weiterverarbeitung auf unterhalb 77° C, insbesondere auf unterhalb 54° C, abkühlt.

Die Wirksamkeit des erfindungsgemäßen Vcrfahrens beruht zum großen Teil auf dein Umstand, daß jedes Teilchen der Milch bei der angegebenen Zeit-Temperatur-Beziehung behandelt und kein Teilchen auf eine Temperatur über 149⁰C erhitzt oder langer als etwa 3 Sekunden auf dieser Temperatur gehalten wird.

Bei einem bekannten Verfahr en zum Entkeimen van Milch durch Erhitzen und nachfolgende Kühlung wird die Milch in feinverteilter Form, und zwar vorzugsweise in zerstäubtem Zustand oder in Tropfen-

ao form, durch Berieseln in einen Dampfraum eingeführt, in welchem ein bestimmter Sattdampfdruck durch einen Dampferzeuger aufrechterhalten wird. Die Sterilisationstemperatur soll hiernach etwa 60 bis 100° C betragen. Abgesehen davon, daß diese Tcmperaturen zur wirksamen Sterilisierung von Milch nicht ausreichen, wird erfindungsgemäß die Einführung der Milch in zerstäubter Form oder in Tropfenform absichtlich vermieden. Das Ergebnis wird vielmehr durch kurzzeitigen Kontakt des erhitzten gasförmigen Mediums mit der zu beiden Seiten einer Platte in Form eines dünnen Films abwärts strömenden Milch bei 149° C erreicht.

Ein anderes bekanntes Verfahren zum Entkeimen von Milch sieht das kurzzeitige Erhitzen auf über 100° C mittels eines in die Flüssigkeit eingeführten gasförmigen Wärmeträgers und schnelle Drucksenkung in einer Entspannungseinrichtung vor, wobei der gasförmige Wärmeträger durch wenigstens eine in der Kanalwandung angeordnete öffnung eingeführt wird.

Durch diese Art der Einführung des gasförmigen Wärmeträgers entsteht eine starke Turbulenz, die die Koagulation der Milch begünstigt.

Schließlich ist auch eine Vorrichtung zum Entkeimen von flüssigen Nahrungsmitteln bekannt, bei welcher gespannter Wasserdampf durch öffnungen in die in einem Kanal entlangströmende Flüssigkeit eingeleitet wird. Auch hierdurch wird starke Turbulenz verursacht, was im Falle von Milch den gleichen Nachteil mit sich bringt.

Das erfindungsgemäße Verfahren vermeidet diesen Nachteil, da bei dem ruhigen Herabströmen des Milchfilms zu beiden Seiten einer Platte keine Turbulenz auftreten kann.

Nach einer Ausführungsform der Erfindung wird die Milch auf etwa 63 bis 68⁰C vorerhitzt und anschließend durch einen Homogenisator geleitet, in welchem sie homogenisiert und ihre Temperatur um etwa 6° C erhöht wird.

Das erfindungsgemäße Verfahren erfordert nur eine minimale Zahl von Behandlungsstufen und kein besonders geschultes Personal.

In der Zeichnung ist zur Erläuterung in schematischer Form eine zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignete Vorrichtung dargestellt.

Es zeigt

Fig. 1 eine zur Durchführung der verschiedenen Stufen des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignete Vorrichtung im Fließbild,

Fig. 2 in einer Teüansicht die Verwendung eines Homogenisators zwischen einem Vorerhitzer, Vor-

wärmer oder nach dem Eiitspaniiungsprinzip wirkenden Pasteurisierbehälters (nachfolgend kurz als Vorerhitzer bezeichnet) und dem Sterilisator und

Fig. 3 in einer Teilansicht eine Schaltung, bei welcher zwischen dem Vorerhitzer und dem Sterilisator ein Homogenisator und eine Ventilanordnung eingeschaltet sind, um das Behandlungsgut vom Vorerhitzer wahlweise direkt dem Sterilisator oder über den Homogenisator zuzuführen.

Zahnradpumpe 1 (Fig. 1) führt die ihr aus einer geeigneten Quelle zugeführte Milch unter Druck dem Vorerhitzer (oder Vorwärmer oder Pasteurisierbehälter) 2 von spezieller oder üblicher Konstruktion zu, der die Temperatur der Milch auf etwa 63 bis nicht über etwa 74° C zu erhöhen vermag. Die vorerhitzte Milch wird von der Pumpe 1 durch den Vorerhitzer 2 und eine Leitung 3 in den oberen Teil des Sterilisators 4 gedrückt. Im Sterilisator 4 ist eine Vielzahl in Abständen parallel zueinander verlaufender senkrechter Platten 5 angeordnet, denen die Milch in einem glatten, gleichmäßigen Strom am oberen Ende zugeführt wird.

Die Milch fließt dann an den Platten in Form eines dünnen, gleichmäßigen Films nach unten. Von den unteren Kanten der Platten S fällt die Milch in eine Wanne 6, die von einem verhältnismäßig kurzen Rohr von verhältnismäßig geringem Innendurchmesser in der Größenordnung von beispielsweise 3,8 cm gebildet wird. Der Flüssigkeitsspiegel in der Wanne 6 wird durch an sich bekannte und im Handel erhältliche Regler gesteuert. Die Wanne stellt zusammen mit der in ihr befindlichen Flüssigkeit eine Flüssigkeitsdichtung dar, welche den Austritt des Dampfes oder anderen hocherhitzten gasförmigen Behandlungsmediums aus dem Sterilisator 4 zusammen mit der verarbeiteten Milch verhindert.

Wie Fig. 2 zeigt, kann im Rahmen der Erfindung in die den Vorerhitzer 2 mit dem Sterilisator 4 verbindende Leitung ein Homogenisator 7 spezieller oder üblicher Bauart eingeschaltet werden, welcher die der Behandlung unterliegende Milch zu homogenisieren vermag. Dieser Homogenisator 7 kann auch als Pumpe betrieben werden, welche die vorerhitzte Milch von dem Vorerhitzer 2 abzieht und unter Druck dem Sterilisator 4 zuführt. Wenn ein Homogenisator 7 verwendet wird, soll die Temperatur der Milch beim Verlassen des Vorerhitzers 2 etwa 68° C nicht überschreiten, so daß durch die im Homogenisator erfolgende Temperaturerhöhung, die durch die Homogenisierung bedingt ist, die Gesamttemperatur der in den Sterilisator 4 eintretenden Milch nicht über etwa 74° C erhöht wird.

Wie Fig. 3 zeigt, kann im Rahmen der Erfindung bei der Ausführungsform gemäß Fig. 2 der Homogenisator 7 unter Anordnung eines Ventils 8 und einer Nebenleitung 9 so geschaltet werden, daß die Milch wahlweise durch den Homogenisator 7 oder unter Umgehung desselben direkt vom Vorerhitzer 2 dem Sterilisator 4 zugeführt werden kann. Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 3 wird ferner die Milchzufuhr zum Vorerhitzer 2 durch ein Dreiwegventil 10 gesteuert, das in einer Stellung die Milch dem Einlaß der Zahnradpumpe 1 zuführt und in anderer Stellung die Milch unter Umgehung direkt der Pumpe durch eine Nebenleitung 11 vom Vorrat dem Vorerhitzer 2 zuführt. In der dritten Ventilstellung ist die Milchzufuhr vollständig unterbrochen. Das Ventile stellt gleichfalls ein Dreiwegventil dar, das die aus dem Vorerhitzer 2 kommende Milch in einer Stellung dem Homogenisator 7 in seiner zweiten Stellung unter Umgehung des Homogenisators 7 direkt dem Sterilisator 4 zuführt und in der dritten Stellung die Milchzufuhr zum Sterilisator vollständig unterbricht. |Wie Fig, 3 zeigt, ist bei Verwendung eines Homojfenisators 7 die Pumpe 1 nicht notwendig; Ventil 10 wird dann so geschaltet, daß die Pumpe umgangen wird und die Milch durch die Nebenleitung 11 strömt, während Ventil 8 so geschaltet wird, daß die Miloh ,vom Vorerhitzer 2 durch den Homogenisator 7 strömt.iDer

ίο Homogenisator 7 dient dann außer zur Homogenisierung als Pumpe, welche die Milch durch den Vorerhitzer 2 hindurch vom Vorrat abzieht und unter Druck in den Sterilisator 4 einführt.

Der Sterilisator 4 ist so gebaut, daß die vorerhitzte

»5 Milch in ihm in solcher Weise verteilt wird, daß im wesentlichen die gesamte Milch an den in Abständen voneinander parallel verlaufenden senkrechten Platten 5 in Form eines dünnen Films von im wesentlichen gleichmäßiger Stärke nach unten strömt, der die

»o Plattenflächen im wesentlichen vollständig bedeckf und beim Abwärtsströmen mit seiner Oberfläche im direkten Kontakt und Wärmeaustausch mit einem hocherhitzten gasförmigen Behandlungsmedium, wie Dampf, steht. Das Behandlungsmedium besitzt eine

»5 solche Temperatur und steht unter solchem Druck, daß jedes Teilchen der Milch auf eine Temperatur von 149° C erhitzt wird.

Zur Sterilisierung und Gewinnung einer sterilisierten Milch, welche ihren natürlichen Geschmack

3« und Geruch, Stabilität, Konsistenz, Farbe usw. besitzt, wird dem Sterilisator 4 durch Einlaßventil 12 ein hocherhitztes gasförmiges Behandlungsmedium, wie Dampf, aus einer geeigneten Quelle zugeführt. Das Behandlungsmedium wird mit einer Temperatur

und bei einem Druck zugeführt, die von der Ar* der zu behandelnden Milch abhängen, aber stets ausreichend hoch sind, und so im Sterilisator verteilt, daß man in seinem gesamten Inneren eine konstante Temperatur von 149⁰C und einen Druck erhält, der

4« etwas unter dem Druck liegt, bei welchem die Milch von der Zahnradpumpe 1 oder gegebenenfalls dem Homogenisator 7 dem Sterilisator 4 zugeführt wird. Die Milch durchströmt den Sterilisator 4 mit gelenkter Geschwindigkeit, die zum großen Teil von der Höhe der Platten 5 bestimmt wird. Die Strömungsgeschwindigkeit wird so gewählt, daß jedes Teflchen der Milch zumindest 1,5 Sekunden, aber nicht mehr als etwa 3 Sekunden auf 149° C erhitzt wird. Diese spezifische Zeit-Temperatur-Beziehung wird mittels geeigneter, auf die Temperatur ansprechender Regelorgane spezieller oder üblicher Bauart sorgfältig so gelenkt, daß während des Hindurchfließens durqh den Sterilisator 4 kein Teilchen der Milch auf über 149° C erhitzt wird.

Die auf 149⁰C befindliche Milch fließt aus der Wanne 6 durch ein verhältnismäßig kurzes Riphr 13 an ihrem Boden ab, das an den Einlaß eines Spezialventils 14 angeschlossen ist, das unmittelbar an eine Vakuumkammer 15 angrenzt und direkt mit dieser verbunden ist. Die Wanne 6 und die Leitung 13 stellen funktionsmäßig einen Teil des Sterilisators 4 dar, und das an Ventil 14 angeschlossene Ende der Leitung 13 stellt den Auslaß des Sterilisators dar. Das Ventil 14 hat drei Funktionen; es dient erstens als

«5 Druckregrlventil, das jedes Teilchen der MiIcJh von dem Zeitpunkt des Eintritts in den Sterilisator 4 an bis zum Passieren des Ventils und Einströmen j in die Vakuumkammer 15 unter gleichmäßigem Druck hält, zweitens als Druckminderventil, welches den Druck der Milch beim Austritt aus dem Auslaß des Sterili-

sators 4 in die Vakuumkammer 15 verringert, und drittens dazu, um in der Wanne 6 einen vorbestimmten konstanten Milchspiegcl aufrechtzuerhalten. Zur Konstanthaltung des Milchspiegels kann das Ventil 14 von einem Elektromotor getrieben werden, der seinerseits von einem Paar in senkrechtem Abstand angeordneter Elektroden 16 und 17 in der Wanne 6 gesteuert wird, die durch die Leitungen 18 b/.w. 19 mit dem Motor verbunden sind. Diese Art der Regelung von Flüssigkeitsspiegeln durch ein elektromotorgetricbenes Ventil ist bekannt.

Die Vakuumkammer 15 ist in spezieller oder üblicher Weise gebaut und wird unter einem genügenden Vakuum gehalten, um die Temperatur der Milch beim Eintritt in die Vakuumkammer sofort auf unter 77° C, vorzugsweise auf 54⁰C, zu senken. Die Milch wird vom Boden der Vakuumkammer 15 mittels einer geeigneten Pumpe 20, vorzugsweise einer Schneckenpumpe, abgezogen und in einen Kühler oder andere Behandlungsvorrichtung gedruckt, bevor sie einer Flaschen-, Kannen- oder Schachtelabfüllmaschine zugeführt wird. Die sich im oberen Teil der Vakuumkammer 15 ansammelnden Dämpfe strömen vom Kopf derselben durch Auslaßleitung 21 ab, während die Dämpfe den Sterilisator 4 durch ein mit Ventil versehenes Auslaß rohr 22 verlassen und dem Vorerhitzer 2, dem Heizmantel oder den Heizschlangen der Vakviumkammer 15 oder einem anderen Verwendungszweck zugeführt werden.

Bei den oben beschriebenen Ausführungsformen erfolgt zwar eine Vorerhitzung der Milch, aber diese Vor erhitzung ist nicht unbedingt wesentlich, sondern nur sehr erwünscht. Wenn keine Vor erhitzung der Milch in der beschriebenen Weise erfolgt, ist eine viel sorgfältigere Steuerung des Verfahrens notwendig, um die richtige Sterilisierung und Erzielung eines gleichmäßigen und einwandfreien Produktes sicherzustellen. Wenn die Milch in den Sterilisator 4 mit niedriger oder wechselnder Temperatur eingeführt wird, muß man ihr im Sterilisator eine größere Wärmemenge zuführen und ihre Strömungsgeschwindigkeit und das Volumen und die Temperatur des Dampfes so einstellen, daß ein gleichmäßiges und einwandfreies Produkt erhalten wird. Gemäß der Erfindung wird daher die Milch vorzugsweise unter Verwendung eines Vorerhitzers 2, gegebenenfalls auch Homogenisators 7, auf eine Temperatur von nicht über 74° C vorerhitzt, da. bei über etwa 30 Sekunden andauernden Temperaturen von über 74⁰C das in der Milch enthaltene Albumin zu koagulieren beginnt und sich aus einem oder mehreren der in der Milch anwesenden Proteine, insbesondere dem /?-Lactoglobulinprotein, Sulfhydrile bilden würden.

Die Einschaltung eines Homogenisators vor dem .Sterilisator 4 ist nicht notwendig, wenn Milch geringen Fettgehaltes, wie Magermilch, sterilisiert wird. Die Verwendung eines Homogenisators 7 empfiehlt sich jedoch aus zwei Gründen. Einmal wird dem Sterilisator 4 auf diese Weise eine homogene Masse an Stelle eines unausgeglichenen Behandlungsgutes zugeführt, und zweitens wird bei der anschließenden Wärmebehandlung eine größere Oberfläche des Milchfettes erhalten und damit die maximale Inaktivierung der Enzyme sichergestellt.

Bei der Durchführung des Verfahrens ist '«besonders zu beachten, daß kein Teilchen der Milch während der Einführung in den Sterilisator 4 oder dem Durchströmen desselben mit einer Fläche in Kontakt kommt, deren Temperatur über derjenigen der Milch liegt. Dies unterscheidet das erfindungsgemäße Verfahren deutlich von bekannten Methoden, bei welchen die Milch mit erhitzten Platten in Kontakt gebracht wird oder durch erhitzte Rohre strömt, die stets auf einer höheren Temperatur als die Milch gehalten werden 5 oder eine solche Temperatur annehmen. In solchen bekannten Vorrichtungen werden bestimmte Teilchen der Milch unvermeidlich auf Temperaturen über 149⁰C erhitzt, wodurch Mangel auftreten, wie eine Koagulation, die Ausbildung eines unbefriedigenden

ίο oder »gekochten« Geschmacks und Geruchs, »Bräunung«, ein »Ankleben« usw.

Das ernndungsgemäße Verfahren besitzt klare Vorteile gegenüber den mit heißen Platten und heißen Rohren arbeitenden bekannten Methoden, gegenüber der Einspritzung von Dampf, gegenüber Sprühverfahren und allen bekannten anderen Verfahren zur Sterilisierung von Milch. Viele dieser bekannten Verfahren, insbesondere diejenigen, bei welchen rohr- oder plattenförmige Heizelemente Verwendung finden, arbeiten unter den Bedingungen eines geschlossenen Systems, wobei verschiedene Gase und Dämpfe, die als Ergebnis der Wärmebehandlung in der Milch gebildet werden, nicht aus der Milch entweichen können, in derselben verbleiben und den Geschmack und

a5 Geruch nachteilig verändern. Die Verwendung der bekannten Hochdruckdampfzerstäuber oder Sterilisatoren, die mit Dampfeinspritzung arbeiten, führt zur sofortigen Erhitzung der Milch, und man erhält keine ausreichende Verweilzeit, um die Enzyme vollständig zu inaktivieren. Wenn aus dem Auslaß des bekannten Dampfeinspritzungssterilisators sowohl Dampf als auch Milch austreten und in die Vakuumkammer geleitet werden, erfolgt eine sehr starke Überhitzung, die zu der unerwünschten Koagulation des Caseins, Milchzuckers und der Molkeanteile des Milchproteins führt. Bei den üblichen Wärmebehandlungen unter Versprühen, bei denen die Milch unter Druck in eine hocherhitzte Kammer gespritzt wird, ist die Vermischung des Heizmediums mit den einzelnen Milchteilchen ungleichmäßig, und es tritt eine deutliche Neigung der Milch auf, an den heißen Wandungen der Sprühkammer klebenzubleiben. Ferner ist das übliche Sprühverfahren aus praktischen Gründen nicht völlig zufriedenstellend, da die Milch und das Heizmedium durch einen gemeinsamen Auslaß ausgetragen werden, was eine anschließende Trennung erforderlich macht und zu Milchverlusten führt.

Im Gegensatz zu den bekannten Verfahren wird gemäß der Erfindung die Milch mindestens IV2 Sekunden auf 149° C gehalten, wodurch nicht nur eine im wesentlichen vollständige Inaktivierung der in ihr enthaltenen Enzyme, sondern auch eine im wesentlichen vollständige Sterilisierung der Milch erfolgt. Die Milch wird aus dem Sterilisator 4 innerhalb höchstens etwa 3 Sekunden ausgetragen, wodurch sowohl eine übermäßige Koagulation als auch die Bildung von Sulfhydrilen verhindert wird. Die vollständige Abwesenheit von Sulfhydrilen in dem erfindungsgemäß sterilisierten Produkt zeigt klar, daß keine nachteilige Veränderung des in der Milch enthaltenen Proteins erfolgt, was in großem Umfang zu einem sterilisierten Milchprodukt beiträgt, das eine hohe Stabilität oder Lagerbeständigkeit hat. Das Hindurchleiten der Milch über die im Sterilisator 4 befindlichen, in Abständen parallel verlaufenden und senkrecht angeordneten Platten 5 führt zu einem glatten, gleichmäßigen Fluß der Milch, bei dem Rührbewegungen vermieden sind, und ermöglicht die Aufrechterhaltung der natürlichen Stabilität der Milch. Durch eine Bewegung während des Erhitzern erfolgt eine sichtbare Koagulation leich-

ter und rascher, als wenn die Milch bei minimaler Bewegung erhitzt wird. Das Austragen von Milch und Heizmedium aus dem Sterilisator durch getrennte Auslässe stellt ein wichtiges Merkmal der Erfindung dar, da die Temperatur der Milch beim Austritt aus dem Sterilisatorauslaß in der Vakuumkammer sofort auf einen Wert verringert wird, bei welchem keine nachteilige Beeinflussung der Milch erfolgt.

Gemäß der Erfindung wird somit Milch so sterilisiert, daß man ein steriles Produkt erhält, das alle erwünschten Eigenschaften frischer Milch besitzt. Das erfindungsgemäße Verfahren ist zwar oben in seiner Anwendung auf Milch beschrieben, kann aber bei allen Flüssigkeiten zur Sterilisierung in der Wärme Anwendung finden, die aus verschiedenen Bestandteilen bestehen, welche in bezug auf Zeit und Temperatur der Wärmebehandlung verschieden reagieren, und bei welchen diese Auswirkung der Zeit-Temperatur-Beziehung auf jeden Bestandteil berücksichtigt werden muß, wie Vollmilch, Magermilch, Kondensmilch und anderen verwandten Milchprodukten, verschiedenen Frucht- und Pflanzensäften usw., wenn ein steriles Produkt gewünscht wird, das nicht die nachteiligen Einwirkungen erfahren soll, die den bekannten Sterilisierverfahren anhaften. Unter Milch sind in dem oben gebrauchten Sinn Vollmilch, Magermilch, Creme, konzentrierte Milch, d. h. alle bekannten Milcharten und -produkte, zu verstehen.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Sterilisieren von Milch und anderen Getränken der Nahrungsmittelindustrie, dadurch gekennzeichnet, daß man die Milch auf etwa 63 bis 74° C vorerhitzt, sie anschließend in einer Sterilisierkammer auf einer oder beiden Seiten einer senkrecht in der Kammer aufgehängten Platte in Form eines dünnen, abwärts strömenden Films in direkten Wärmeaustausch mit einem hocherhitzten gasförmigen Behandlungsmedium bringt, welches gleichmäßig in der Kammer verteilt ist und auf einer ausreichenden Temperatur gehalten wird, so daß jedes Milchteilchen auf 149° C, jedoch nicht höher erhitzt wird, und die

Milch nach einer Verweilzeit in der Sterilisierkammer von mindestens IVb Sekunden und höchstens etwa 3 Sekunden vor der Weiterverarbeitung auf unterhalb 77° C, insbesondere auf unterhalb 54° C, abkühlt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Milch auf etwa 63 bis 68° C vorerhitzt und anschließend durch einen Hoftiogenisator leitet, in welchem sie homogenisiert und ihre Temperatur um etwa 6° C erhöht wird.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß man am Boden der Sterilisierkammer innerhalb des Auslasses derselben unter Verwendung der Milch einen Flüsiigkeitsverschluß ausbildet, die Milch nach erfolgter Behandlung in der Sterilisierkammer durch den Auslaß direkt in eine Vakuumkammer einführt, die auf genügendem Vakuum gehalten wird, um die Temperatur der Milch vor der Weiterverarbeitung zu senken, wobei der von der Milch am Boden der Sterilisierkammer gebildete Flüssigkeitsverschluß den Austritt des gasförmigen Behandlungsmediums durch den Auslaß der Sterilisierkammer in die Vakuumkammer verhindert.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß man den Flüssigkeitsspiegel des Flüssigkeitsverschlusses auf einem bestimmten Wert hält, um eine Ansammlung von Milch im Boden der Sterilisierkammer zu verhindern.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß man Teile des gasförmigen Behandlungsmediums aus der Sterilisierkammer an einer Stelle oberhalb des Flüssigkeitsverschlusses entläßt.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Schweizerische Patentschriften Nr. 271 912,
061, 29.5 642;

Sonderdruck aus »Chemische Rundschau«, 1952, H. 22, S. 1 bis 4.

In Betracht gezogene ältere Patente:
Deutsches Patent Nr. 1 010 362.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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