DE68907912T2

DE68907912T2 - Verfahren zur Herstellung eines konzentrierten Milchprodukts.

Info

Publication number: DE68907912T2
Application number: DE89123416T
Authority: DE
Inventors: Ernesto Dalan; Markus Andre Henggeler
Original assignee: Nestle SA
Current assignee: Nestle SA
Priority date: 1989-12-19
Filing date: 1989-12-19
Publication date: 1993-12-02
Anticipated expiration: 2009-12-20
Also published as: DE69009164D1; DE69009164T2; NZ236468A; AU642682B2; EP0435822B1; EP0433474B1; ATE91843T1; AU6761890A; CA2031856A1; EP0435822A1; US5223299A; DE68907912D1; MX172985B; PT96266B; MY105862A; EP0433474A1; CA2031856C; RU2028057C1; ZA909662B; PT96266A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines fetthaltigen eingedampften Milchprodukts.
Eingedampfte Milch oder Sahne wird aus Vollmilch oder Sahne durch Entfernung eines Teils des Wassers, das sie enthält, hergestellt. Die Konzentrierung bewirkt, daß die Fettkügelchen einander genahert werden, was ein Aufsteigen des Fetts während der Lagerung verursachen kann. Schließlich muß eingedampfte Milch, die dazu bestimmt ist, lange aufbewahrt zu werden, sterilisiert werden. Wenn die Sterilisierung durch eine Wärmebehandlung der Haltbarmachung nach Verpackung beispielsweise in Dosen vorgenommen wird, besteht die erhöhte Gefahr einer Destabilisierung der flüssigen Phase durch die Hitze aufgrund der Störung des Caseinat- und Calciumphosphatsystems infolge der Konzentrierung. Bei der Lagerung kann die auf diese Weise behandelte Milch dick werden und dann gelieren. Dieser Nachteil wird gewöhnlich dadurch vermieden, daß man Stabilisierungssalze wie beispielsweise Dinatriumphosphat oder Trinatriumzitrat beigibt. Diese Zusätze werden jedoch durch die Nahrungsmittelgesetzgebung zunehmend angefochten. Eine Alternative zur Sterilisierung durch Haltbarmachung nach Verpackung ist die aseptische Verpackung der eingedampften Milch, die im Behandlungsprozess beispielsweise durch Höchsttemperatur oder Hochtemperatur kurzer Dauer sterilisiert wurde. Dieses Verfahren verhindert nicht die nachteilige Kristallisierung des Calciumzitrats und auch nicht eine Gelierung bei der Lagerung.
Die US-A-2 886 450 betrifft ein Verfahren zur Herstellung von eingedampfter Milch, bei welchem man die Milch überkonzentriert und wärmebehandelt und das wärmebehandelte Konzentrat mit Wasser verdünnt und dann durch Höchsttemperatur sterilisiert.
Die US-A-2 860 988 betrifft ein Verfahren zur Herstellung von eingedampfter Milch, bei welchem man die Milch pasteurisiert und dann konzentriert und das Konzentrat kühlt, verpackt und schließlich eingefriert.
Ziel der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung eines eingedampften Milchprodukts zu schaffen, das frei von Nichtmilch-Zusätzen und lagerbeständig ist und dem Säuregehalt des Kaffees stand hält.
Die Erfindung betrifft zu diesem Zweck ein Verfahren zur Herstellung eines eingedampften Milchprodukts, das lagerbeständiges Fett enthält und frei von Nichtmilch-Zusätzen ist, bei welchem man ein Milchprodukt wärmebehandelt, dessen Gewichtsverhältnis von Fett zu Nichtfett-Trockensubstanz 0,1:1 bis 1,2:1 beträgt, und bis zu einem Trockensubstanzgehalt von 20 bis 40 Gewichtsprozent konzentriert und dann das Konzentrat sterilisiert.
Erfindungsgemäß wird die gestellte Aufgabe dadurch gelöst, daß das Milchprodukt homogenisiert wird, das Homogenisat wärmebehandelt wird, bevor es konzentriert wird, und das Konzentrat wärmebehandelt und dann homogenisiert wird, bevor es sterilisiert wird.
Zur Durchführung des Verfahrens wird die Vollmilch ggf. standardisiert, d.h. man stellt die Gewichtsanteile von Fett und Nichtfett-Feststoffen auf die gewünschten Werte nach Bedarf durch Zugabe beispielsweise von entrahmter Milch, Sahne oder Butteröl (wasserfreies Milchfett) ein.
Nach der Standardisierung wird das Milchprodukt auf 50 bis 100ºC vorerhitzt und dann unter strengen Bedingungen homogenisiert. Das Ziel der Homogenisierung ist es, die Oberfläche der Fettkügelchen zu vergrößern, so daß die Proteine besser gebunden werden und der relative Mangel an Membranlipiden ausgeglichen wird. Unter strenger Homogenisierung versteht man, daß das Produkt in einem oder mehreren Durchgängen durch eine Homogenisiervorrichtung mit einer oder mehreren Stufen mit Drük-ken von 50 bis 500 Bar, und zwar vorzugsweise in einem Durchgang durch zwei Stufen von 200 bis 300 Bar im Fall der ersten und dann etwa 50 Bar im Fall der zweiten behandelt wird. Auf diese Weise erreicht man eine homogene Verteilung der Größe der Fettkügelchen.
Anschließend wird das Homogenisat wärmebehandelt, um die Bindungen zwischen den Proteinen zu stabilisieren, so daß sie nach der Konzentrierung bestehen bleiben. Die Wärmebehandlung kann durch direkte oder indirekte Erhitzung in jeder gebräuchlichen Vorrichtung stattfinden, in der die Flüssigkeit 1 bis 1200 Sekunden lang auf 80 bis 150ºC gehalten werden kann. Hierbei entspricht die obere Grenze der Temperatur der unteren Grenze der Zeit. Man kann auf diese Weise beispielsweise einen Plattenwärmetauscher mit einem Warterohr und einem Gegendruckregelventil, zwei durch ein Warterohr miteinander verbundene Plattenwärmetauscher oder einen Plattenwärmetauscher, dem ein Gegendruckregelventil zugeordnet ist, und einen thermostatgesteuerten Wartebehälter miteinander kombinieren.
Nach dieser Wärmebehandlung wird die Flüssigkeit durch Verdampfung unter Expansion in einem Fallstrom-Einfach- oder vorzugsweise -Mehrfachverdampfer auf einen Trockensubstanzgehalt von 20 bis 40 Gewichtsprozent und vorzugsweise 24 bis 35 Gewichtsprozent konzentriert.
Nach der Konzentrierung wird die Flüssigkeit wieder homogenisiert, und zwar vorzugsweise in einem Durchgang durch eine Homogenisiervorrichtung mit zwei Stufen von 75 bis 175 Bar im Fall der ersten und etwa 25 Bar im Fall der zweiten. Ziel dieser zweiten Homogenisierung ist die Auflösung der Fettkügelchentrauben, die sich in der Konzentrierungsphase geformt haben, und ggf. noch die Reduzierung der Größe dieser Fettkügelchen.
Nach der zweiten Homogenisierung kann man direkt die Wärmebehandlung des homogenisierten Konzentrats oder eine Zwischenlagerung vornehmen. Im ersten Fall stellt man ggf. den Trockensubstanzgehalt des Konzentrats durch Beigabe von Wasser auf den für das Endprodukt gewünschten Wert von beispielsweise 24 bis 33 Gewichtsprozent ein. Im zweiten Fall kühlt man das Konzentrat auf 1 bis 10ºC und vorzugsweise auf 4 bis 8ºC, stellt seinen Trockensubstanzgehalt wie oben ein und läßt es 1 bis 24 Stunden lang ruhen. Man kann auch direkt die zweite Wärmebehandlung ohne Zwischenlagerung vornehmen.
Die zweite Wärmebehandlung kann so, wie oben für die erste angegeben wurde, durchgeführt werden, d.h. durch direkte oder indirekte Erhitzung auf 50 bis 150ºC, Einleitung von Dampf und nach einer Wartezeit von 1 bis 600 Sekunden Expansion in einem Gefäß, was eine Abkühlung auf 50 bis 100ºC bewirkt. Bei dieser zweiten Wärmebehandlung stabilisiert man die gebundenen Proteine durch partielle Denaturierung. Die auf diese Weise verstärkten Bindungen sind so fest, daß die Proteine bei der nachfolgenden Sterilisierung nicht mehr koagulieren können.
Nun nimmt man eine Homogenisierung vor, die unter denselben Bedingungen wie die oben beschriebene zweite Homogenisierung und zum selben Zweck stattfindet, nämlich der Auflösung der geformten Fettkügelchentrauben. Man kühlt anschließend das Homogenisat auf 0 bis 20ºC und vorzugsweise auf 4 bis 8ºC und stellt ggf. den Trockensubstanzgehalt durch Zugabe von Wasser auf den für das Endprodukt gewünschten Wert ein.
Anschließend wird die Vollmilch ggf. nach einer Zwischenlagerung sterilisiert. Gemäß einer ersten Ausführungsform dieser Sterilisierung verpackt man die Milch in Behälter, beispielsweise in Metalldosen, Flaschen aus Glas oder wärmebeständigem Kunststoff, die man hermetisch verschließt, und behandelt dann diese Behälter in einer Sterilisiervorrichtung 30 Sekunden bis 60 Minuten lang auf 95 bis 135ºC, wobei die Obergrenze der Temperatur der kürzesten Zeit entspricht, in einem einzigen Schritt oder in progressiven Temperaturstufen.
Bei einer Abwandlung nimmt man die Sterilisierung im Behandlungsprozess vor, worauf aseptisch abgefüllt wird. Zu diesem Zweck wird das Konzentrat auf 50 bis 90ºC vorgewärmt und in der Produktionsstrecke durch indirekte oder direkte Erhitzung beispielsweise auf 105 bis 150ºC 2 Sekunden bis 1 Stunde sterilisiert, wobei die Obergrenze der Temperatur der Untergrenze der Zeit entspricht, und vorzugsweise durch Hochtemperatur kurzer Dauer oder Höchsttemperatur. Anschließend kühlt man das Milchprodukt ggf. durch Expansion auf 50 bis 90ºC und homogenisiert es dann in einem oder mehreren Durchgängen in ein oder zwei Stufen bei 50 bis 300 Bar und vorzugsweise in einem Durchgang mit 200 bis 250 Bar in der ersten Stufe und dann etwa 50 Bar in der zweiten Stufe. Man kühlt schließlich auf 4 bis 30ºC und vorzugsweise auf etwa 20ºC und verpackt das Milchprodukt in Verpackungen, beispielsweise mit Metalldosen oder Kartonziegeln. Die auf die Sterilisierung folgenden Arbeitsgänge gehen natürlich aseptisch vor sich.
Das erfindungsgemäß hergestellte Milchprodukt ist ebenso lagerbeständig wie die gängigen Produkte, die Stabilisierungssalze enthalten. Außerdem ist es ohne diese Zusätze sterilisierbar, die bisher als unerläßlich galten, um die Gelierung und/oder Koagulierung während der Sterilisierung zu vermeiden. Ferner hält es dem Säuregehalt eines heilen wässrigen Kaffee-Extrakts gut stand, ohne dar eine Ausflockung stattfindet, wenn es einem solchen Extrakt beigegeben wird.
Zur Veranschaulichung der Erfindung werden im nachstehenden anhand der beiliegenden Zeichnung Beispiele beschrieben. Wenn nicht anders angegeben, beziehen sich bei diesen Beispielen die Anteile und Prozentsätze auf das Gewicht. In der Zeichnung zeigen:
Fig. 1 ein Schema einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens,
Fig. 2 ein Schema einer ersten Abwandlung der ersten Wärmebehandlung zwischen den strichpunktierten Linien I und II von Fig. 1,
Fig. 3 ein Schema einer zweiten Abwandlung der Wärmebehandlung zwischen den strichpunktierten Linien I und II von Fig. 1,
Fig. 4 ein Schema einer dritten Abwandlung der ersten Wärmebehandlung zwischen den strichpunktierten Linien I und II von Fig. 1.

Beispiel 1

Bei diesem Beispiel wird das Verfahren unter Bezugnahme auf Fig. 1 beschrieben. Man mischt 255 kg rohe Vollmilch, die 3,8% Fett und 9% Nichtfett-Feststoffe der Milch enthält (1) und 0,86 kg Sahne mit 36% Fett und 5,7% Nichtfett-Feststoffen der Milch (2) in einem Behälter 3.
Man pumpt das Gemisch mit Hilfe einer Kreiselpumpe 4 durch den Plattenwärmetauscher 5, in dem sie auf 80ºC vorgewärmt wird, und dann durch die Homogenisiervorrichtung 6, in der sie in zwei Stufen von zunächst 250 Bar und dann 50 Bar homogenisiert wird. Das Gemisch passiert anschließend den Plattenwärmetauscher 7, in dem es auf 118ºC gebracht wird, und dann wird es mit Hilfe des Regelventils 8 durch Entspannung auf 96ºC gekühlt und dann 8 Minuten lang im Behälter 9 auf diese Temperatur gehalten. Die Kreiskolbenpumpe 10 leitet das Gemisch nun über das Regelventil 11 zum Zweifach-Fallstromverdampfer 12, in dem es durch Expansion unter Vakuum auf 35% Trockensubstanzgehalt konzentriert wird. Anschließend wird es durch die Pumpen 13 in den Pufferbehälter 14 und von dort durch die Kreiselpumpe 15 zum Plattenwärmetauscher 16 befördert, in dem es auf 65ºC erwärmt wird. Es passiert anschließend die Homogenisiervorrichtung 17, in der es in zwei Stufen von zunächst 75 Bar und dann 25 Bar homogenisiert wird, wird dann im Plattenwärmetauscher 18 auf 4ºC gekühlt und wird im Pufferbehälter 19 12 Stunden lang bei dieser Temperatur ruhen gelassen. In dieser Zeit wird die Trockensubstanzmenge durch Beigabe von Wasser auf 33% eingestellt. Das Konzentrat wird dann durch die Kreiselpumpe 20 abgepumpt, und dann pumpt die Kolbenpumpe 21 es durch den Plattenwärmetauscher 22, in dem es auf 80ºC vorerwärmt wird, dann in das Rohr 23, in dem es durch direkte Einleitung von Dampf bei 24 auf 135ºC gebracht wird und 5 Sekunden lang auf dieser Temperatur gehalten wird, und dann zu einem Expansionsgefäß 25, in dem seine Temperatur auf 78ºC fällt. Am unteren Ende des Expansionsgefäßes pumpt die Kreiselpumpe 26 das Konzentrat ab und leitet es zu der Homogenisiervorrichtung 27, in der es in zwei Stufen von zunächst 75 Bar und dann 25 Bar homogenisiert wird, und dann in den Plattenwärmetauscher 28, in dem es auf 40ºC gekühlt wird, und schließlich zum Behälter 29, in dem es für die Abfüllung bereit steht.
Man erhält 100 kg eingedampfte Milch mit einem Gehalt von 10% Milchfett und 23% Nichtfett-Feststoffen der Milch. Nach Einfüllen in Dosen und Verschließen der Dosen wird das produkt 12 Minuten lang bei 118,3ºC sterilisiert (Arbeitsgänge nicht dargestellt). Das Produkt hat dieselbe Lagerbeständigkeit bei Raumtemperatur wie eine mit Phosphatsalzen stabilisierte eingedampfte Milch.

Beispiel 2

Man geht wie in Beispiel 1 vor, jedoch mit dem Unterschied, daß man 243,87 kg rohe Vollmilch mit 4,1% Fett und 8,9% Nichtfett-Feststoffen der Milch sowie 14,4 kg entrahmte Milch mit 0,01% Fett und 9% Nichtfett-Feststoffen der Milch verwendet. Man erhält auf diese Weise 100 kg eingedampfte Milch mit einem Gehalt von 10% Milchfett und 23% Nichtfett-Feststoffen der Milch. Das Produkt hat dieselbe Lagerbeständigkeit bei Raumtemperatur wie eine mit Phosphatsalzen stabilisierte eingedampfte Milch.

Beispiele 3 bis 9

Man geht wie in Beispiel 1 vor, indem man die Milch und die Sahne so mischt, daß man die angegebenen Verhältnisse erhält, wobei die Arbeitsbedingungen in der nachstehenden Tabelle 1 angegeben sind.
In dieser Tabelle sind die Parameter der einzelnen Schritte der verschiedenen Abwandlungen des Verfahrens unter Bezugnahme auf die Vorrichtungen angeführt, die mit ihren Bezugszahlen aus den Figuren 1 bis 4 angegeben sind. So entsprechen die Beispiele 3, 4 und 9 einer Wärmebehandlung vor Verdampfung unter Verwendung der Plattenwärmetauscher 7 und 30 und dann des Warterohrs 31 (Fig. 2). Die Beispiele 5 und 6 umfassen eine Wärmebehandlung vor Verdampfung ähnlich wie in Beispiel 1 unter Verwendung des Regelventils 8 und des Behälters 9 (Fig. 1). Beispiel 7 verwendet für die Wärmebehandlung vor Verdampfung das warterohr 32 zwischen den Plattenwärmetauschern 7 und 30 (Fig. 3). In Beispiel 8 wird das Ventil 11 so gesteuert, daß die Temperatur im Warterohr 31 dieselbe wie am Ausgang des Plattenwärmetauschers 7 ist (Fig. 4). TABELLE 1 Beispiel Trockensubstanz % Verhältnis Fett/nichtfette Feststoffe %/% Parameter des Verf. gemäß Fig. 1,2,3 und4 Ziffer Sterilisation in Dosen ºC/Min
Das Produkt hat dieselbe Lagerbeständigkeit bei Raumtemperatur wie eine mit Phosphatsalzen stabilisierte eingedampfte Milch.

Beispiel 10

Man geht bis zur Sterilisierung wie in Beispiel 1 vor. Für diese Sterilisierung wird das vom Behälter 29 kommende Konzentrat in einem Plattenwärmetauscher auf 80ºC vorgewärmt und dann bei 120ºC in einem Plattenwärmetauscher sterilisiert und in einem Warterohr 7 Minuten lang auf dieser Temperatur gehalten. Dann nimmt man seine Expansion in einem Gefäß vor, in dem seine Temperatur auf 78ºC fällt, homogenisiert es in zwei Stufen von 200 Bar und dann 50 Bar, kühlt das Homogenisat mit Hilfe eines Plattenwärmetauschers auf 20ºC und füllt es in Dosen ab, die hermetisch verschlossen werden. Die Expansion, die Homogenisierung, die Kühlung und die Füllung gehen unter aseptischen Bedingungen vor sich.
Das Produkt hat dieselbe Lagerbeständigkeit bei Raumtemperatur wie eine mit Phosphatsalzen stabilisierte eingedampfte Milch.

Beispiel 11

Man geht bis zur Sterilisierung wie in Beispiel 3 vor. Für die Sterilisierung wird das vom Behälter 29 kommende Konzentrat in einem Plattenwärmetauscher auf 75ºC vorgewärmt und dann durch direkte Einleitung von Dampf bei 140ºC sterilisiert und dann 10 Sekunden lang in einem Rohr auf dieser Temperatur gehalten (Höchsttemperatur-Sterilisierung). Nach Abkühlung auf 73ºC in einem Plattenwärmetauscher homogenisiert man das Konzentrat in zwei Stufen von 250 Bar und dann 50 Bar, kühlt das Homogenisat auf 20ºC in einem Plattenwärmetauscher und füllt es dann in Kartonziegel, die hermetisch verschlossen werden. Alle auf die Sterilisierung folgenden Schritte gehen aseptisch vor sich. Das Produkt hat dieselbe Lagerbeständigkeit bei Raumtemperatur wie eine Phosphatsalzen stabilisierte eingedampfte Milch.
Zum Vergleich würde eine eingedampfte Milch, die auf dieselbe Weise, jedoch ohne die Schritte der Homogenisierung des Ausgangsprodukts, der Wärmebehandlung des Homogenisats vor Konzentrierung, der Wärmebehandlung und der Homogenisierung des Konzentrats, wie sie ausführlich in Beispiel 3 beschrieben werden, behandelt wurde, nach einer Höchsttemperatur-Sterilisierungsbehandlung schnell gelieren.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung eines eingedampften Milchprodukts, das lagerbeständiges Fett enthält und frei von Nichtmilch-Zusätzen ist, bei welchem man ein Milchprodukt wärmebehandelt, dessen Gewichstverhältnis von Fett zu Nichtfett-Trokkensubstanz 0,1:1 bis 1,2:1 beträgt, und durch Eindampfung auf einen Trockensubstanzgehalt von 20 bis 40 Gewichtsprozent konzentriert und dann das Konzentrat sterilisiert, dadurch gekennzeichnet, daß man das Milchprodukt homogenisiert, das Homogenisat wärmebehandelt, bevor es konzentriert wird, und das Konzentrat wärmebehandelt und dann homogenisiert, bevor es sterilisiert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man Behälter mit dem eingedampften Milchprodukt füllt, die Behälter hermetisch verschließt und sie sterilisiert.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man das eingedampfte Milchprodukt im Behandlungsprozess bei hoher Temperatur kurzer Dauer oder bei Höchsttemperatur sterilisiert, daß man homogenisiert, daß man kühlt und daß man das sterilisierte Milchprodukt aseptisch verpackt.

4. In dem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3 hergestelltes eingedampftes Milchprodukt.