Procédé pour l'obtention d'un produit lacté non solide et produit obtenu par ce procédé. La présente invention est relative à un procédé pour l'obtention de produits lactés non solides.
Dans le traitement des produits lactés liquides en vLie de l'obtention de produits ayant une teneur relativement élevée en ma tières solides, le lait liquide, le lait.écrémé ou tout autre produit liquide renfermant des constituants solides du lait se trouvent fré quemment soumis à des températures élevées à certains moments de leur traitement, en vue d'assurer l'évaporation, la stérilisation, etc.
Dans de nombreuses opérations de ce genre, le lait (ou le liquide renfermant des consti tuants solides du lait) est soumis à des tem pératures dépassant 65 C, tandis que lorsqu'il s'agit d'une stérilisation, ce liquide est soLïmis à des températures pouvant s'élever jusqu'à 132 C ou davantage encore et cela pendant des périodes de temps considérables soit avant, soit après l'opération d'évaporation ou de concentration au cours de laquelle la te neur des produits lactés en matières solides est augmentée.
Les hautes températures aux quelles est soumise la matière liquide renfer mant des constituants lactés solides provo quent une augmentation -de la viscosité da produit liquide final, augmentation qui est souvent excessive et tend à entraîner le cail- lage de ce produit final. Cette augmentation de la viscosité peut, jusqu'à un certain degré et dans certains cas, être désirable, par exem ple dans le cas de la fabrication du lait con- densé (non sucré). Le caillage, en revanche, est toujours indésirable.
Cependant, la valeur de cette augmentation de la viscosité et la for mation ou la non-forination des caillots dé pendent dé facteurs incontrôlables par l'opé rateur, par exemple la saison, le genre d'ali mentation du bétail, la nature du sol des pâ turages, etc.
Le procédé selon la présente invention, pour l'obtention d'un. produit lacté non solide par concentration d'un liquide renfermant des constituants solides du lait, au cours duquel le liquide est soumis à au moins un traite ment à une température d'au moins 65 C, ce traitement à chaud comprenant une opération de pasteurisation ou de stérilisation, est ca ractérisé par le fait que, en vue d'éviter les effets néfastes d'une telle température sur la viscosité et la stabilité du produit eu égard à la coagulation, on incorpore au liquide, avant le traitement à température élevée dont on veut éviter les effets néfastes, une proportion mineure des constituants solides d'un lait qui a été traité par échange cationique,
de façon à en abaisser le rapport calcium/phosphore entre 0,15 et 0,75.
La fabrication de lait concentré, par exem ple, comporte quatre opérations ou phases principales avec utilisation de chaleur, à sa voir le préchauffage, l'évaporation propre ment dite, l'homogénéisation et la stérilisation finale. Le préchauffage du lait est effectué avant l'entrée de celui-ci dans l'évaporateur. A cet effet, on utilise, en général, des températures comprises entre 84 et 112 C. En appliquant de la pression, on peut toutefois utiliser des températures plus élevées.
L'évaporation est en général conduite à des températures de l'ordre de 49 à 84 C, sous pression réduite pour déterminer l'ébulli tion. La durée requise pour l'évaporation dé pend de la teneur du lait traité en produits solides, ainsi que de la teneur totale en ma tières solides recherchée pour le produit final. Après l'évaporation, on ajuste la teneur en constituants solides et la teneur en graisse à la valeur requise par addition d'eau, de lait frais ou de crème.
Après l'évaporation et rajustement éven tuel du lait aux normes exigées, on soumet le lait évaporé à l'homogénéisation. Au cours de cette opération, la température est iasuelle- ment de l'ordre de 49 à 65 C et la pression est de l'ordre de 140 à 210 kg par C1112, par exemple 210 kg par em2 à 57 C.
Le lait évaporé et homogénéisé est ensuite stérilisé à des températures comprises entre 104 et 132 C environ soit avant., soit après la mise en boîtes., Le temps nécessaire varie suivant la température, il est phis court aux températures élevées.
Il est important de réaliser une viscosité qui permette de maintenir une distribution -uniforme de la graisse et d'empêcher le dépôt de particules de graisse. Une viscosité trop élevée est indésirable, car le produit doit être crémeux sans être exagérément épais. La vis cosité du produit fraîchement obtenu peut. être comprise entre 75 et 450 secondes à 16 C, telle que déterminée par le viscosimètre stan dard -utilisé pour cette mesure, appelé débit- mètre Borden, et elle est de préférence de 250 à 350 secondes.
La consistance ou la visco sité du produit final dépend dans -une large mesure des températures et des temps utilisés dans l'opération 'de stérilisation, .les tempéra tures et les durées élevées tendant à augmen ter la viscosité du produit.
Pour empêcher au cours de cette prépara tion l'apparition d'une viscosité excessive et un caillage irréversible du lait, tout en assu rant la stérilité du produit et en obtenant la consistance et la saveur voulues, c'est-à-dire pour empêcher la formation de caillots ou clé grumeaux soit complètement, soit d'une ma nière telle que ces grumeaux, s'il s'en produit, se dissipent d'eux-mêmes par simple agitation du produit final, il était d'usage jusqu'à pré sent d'ajouter au lait des quantités variées de certains sels, avant la stérilisation et de préférence avant le préchauffage, par exem ple du bicarbonate de sodium,
du citrate de sodium et du phosphate disodique. Dtant donné qu'il était impossible de prévoir avec précision le degré d'instabilité d'un lot de lait traité, dont l'importance pouvait atteindre 27 300 à 45 400 kg, il était d'usage d'effee- tuer des essais sur de petits échantillons pré levés dans chaque lot pour déterminer la pro portion de sel nécessaire pour assurer la stabi lité du lait lors du traitement. Pour obtenir nue teneur plus élevée en matières solides to tales, il fallait ajouter des quantités de sel proportionnellement plus élevées.
Par exem ple, un lait qui était stable sans aucune addi tion de sel, quand il s'agissait de le concentrer jusqu'à 26 % environ de solides, pouvait né- cessiter jusqu'à 3000 on 3130 g de sel par tonne de lait, lorsque l'on voulait obtenir une concentration de 32-34 /o en solides.
Il existait entre les divers stades du trai tement du lait certaines relations qui ren daient difficile sa mise en oeuvre correcte. Les autres - conditions restant les mêmes, il fallait maintenir dans une marge assez étroite la proportion de sel ajoutée à un lot de lait donné; en -effet, une correction insuffisante ou exagérée entraînait la formation de cail lots ou la granulation, sans compter ses effets préjudiciables sur -la viscosité.
Dans la fabrication du lait condensé sucré, entier ou écrémé; le traitement thermique à température élevée entraînait également une instabilité du produit, qui se manifestait par un épaississement progressif du produit clans les récipients, peu de temps déjà après le traitement. En conséquence, il était impossi ble de porter la concentration du produit jus qu'à. la teneur totale en solides lactés voulue, notamment dans le cas du lait écrémé sucré condensé.
Pour la préparation de lait écrémé déla.c- tosé, on ajoutait au lait. écrémé du sucrose, on chauffait le mélange, puis on le concen trait jusqu'à obtention d'une teneur en ma tières solides élevée, par exemple de 58 z1, 60%, .le lactose se séparant alors par cristalli sation. On utilisait des températures jusqu'à 65 C et plus pour le préchauffage et l'évapo ration. Lorsque la viscosité du produit con centré était trop élevée, la cristallisation et la séparation du lactose étaient sérieusement gênées.
La présente invention permet de réaliser le contrôle de la viscosité et la stabilisation du produit lacté au cours du traitement d'évaporation ou de concentration à des tem pératures élevées, supérieures à 65 C, en uti lisant de faibles proportions d'un lait ou de constituants solides du lait, modifiés par trai tement au moyen de matières échangeuses de cations, ces constituants solides modifiés pou vant ou non contenir des matières grasses.
Les constituants solides modifiés peuvent être obtenus en soumettant les constituants solides de lait normal entier ou écrémé à. im traite ment par échange de cations. Les constituants, dans le cas de la préparation susmentionnée, peuvent être ajoutés lors du préchauffage, ou après la concentration, mais avant la stéri lisation. Les grumeaux pouvant éventuelle ment se former en faible proportion dans le produit lacté évaporé à la suite de la stérili sation ou autre opération à haute tempéra ture disparaissent promptement par agita tion. De même, il ne se forme sur les parois des boîtes aucun dépôt permanent du genre de celui qui se forme souvent lorsqu'on a recours à la correction par des sels.
Pour obtenir les constituants lactés solides à,. incorporer au liquide lacté, on traite un lait de préférence avec un échangeur de cations agissant selon le cycle sodium. Cet échangeur peut être une résine, telle que les résines obtenues par condensation d'alcools polyva lents ou de tanins avec des aldéhydes, par exemple le formaldéhyde, en utilisant avec avantage aussi du sulfite de sodium ou les résines obtenues par condensation d'acides phénol-sulfoniques avec des aldéhydes.
Ce genre de résines est décrit, notamment dans Industrial & Engineering Chemistry , 1941, vol. 33, pages 697 et suiv. On peut utili ser, par exemple, les produits marque. Amber- lite , Zeoliarb (fabriqués par la Permutit Co., New York) et Catex (fabriqué par la Infilco, Inc., Chicago).
Les échangeurs du type minéral ou zéolitique, utilisables pour la mise en couvre de la présente invention, né cessitent des processus d'activation ou de régé nération spéciaux, afin d'accroître leur effica cité pour l'élimination des cations par rap port à celle des anions.
La régénération de ces échangeurs catio- niques peut s'effectuer convenablement au moyen d'une solution de chlorure de sodium après un traitement préalable par une base telle que le carbonate de soude ou la soude caustique, une solution d'un agent mouillant étant utilisée de préférence pour un lavage préliminaire lorsque la matière a déjà servi au traitement du lait. entier. Au lieu de régé nérer au moyen d'une solution de chlorure clé sodium, on peut effectuer la régénération à l'aide d'une solution diluée d'acide chlorhydri que puis d'une solution contenant du chlorure de sodium et une faible proportion de soude caustique.
Après régénération ou après un traitement initial au moyen d'une solution de chlorure de sodium, au cas où la matière d'échange est fraîche, on lave celle-ci à l'eau jusqu'à ce que la teneur du liquide effluent en chlorure de sodium ait été réduite à une valeur .non supérieure à<B>510</B> parties pour un million; à ce moment, la matière d'échange peut être utilisée pour le traitement du lait. entier ou du lait écrémé servant de source des solides lactés. Si on le désire, le lait entier ou écrémé peut. être légèrement acidifié pour augmenter l'efficacité de l'élimination du cal cium.
Le traitement est conduit de manière à réduire le rapport du calcium (calculé en Ca) au phosphore (calculé en P) dans les matières solides du lait traité, jusqu'à une valeur com prise entre 0,15 et 0,75 et de préférence entre 0,25 et 0,6, cette réduction étant accom pagnée d'une augmentation du pH. Cette ré duction se fait en premier lieu pour le cal cium, le phosphore (sous forme de phosphate) étant éliminé dans une mesure sensiblement moindre.
Les échangeurs de cations utilisés pour le traitement des constituants lactés so lides sont également aptes à éliminer des ions phosphoriques, bien que dans une mesure très faible par rapport à l'élimination des ions calcium. Etant donné que ce sont les solides non gras qui entrent avant tout en jeu pour effectuer la stabilisation désirée, le lait traité peut être soit entier, soit écrémé: Cette augmentation. du pH peut être telle que le pH du lait traité soit de l'ordre de 7,4 à 8,6, et il peut être utile de le réduire jusqu'à ce qu'il tombe à l'intérieur des limites cou ramment rencontrées dans le lait frais entier ou. écrémé, soit entre 6,65 et 6,90 par exem ple.
On peut y parvenir en ajoutant un acide approprié, par exemple l'acide chlorhydrique, l'acide acétique, l'acide citrique, etc., ou de préférence par l'utilisation de matières à échange cationique travaillant dans le cycle hydrogène.
Lorsque le pH du lait ou du lait écrémé traité n'est pas excessif, ne dépassant pas 7,5 à 8 par exemple, il est inutile de lui faire subir un traitement pour réduire son pH, et on peut utiliser directement ce lait ou ses constituants solides dans le procédé de l'inven tion.
Dans ce qui suit, on décrit le traitement d'um lait en vue d'obtenir les constituants lac tés solides à faible rapport calciLim/phosphore, utilisés pour réaliser la présente invention. Le lait traité peut être entier ou écrémé.
Comme matière d'échange cationique, on peut utiliser le produit marque < Amberlite IR-100 . Il doit être entendu que chaque fois que l'on parle dans la présente description du rapport calciamiphosphore, le calcium est exprimé en Ca et le phosphore en P.
Dans certains cas, la matière à échange, aLt moment où elle est fraîchement obtenue, est du cycle hydrogène ou acide, et elle est convertie en Lune matière du cycle sodium par lavage avec une solution à 5% de chlorure de sodium contenant suffisamment de soude caustique pour assurer un point de virage final alcalin à la phénolphtaléine aLi moment où la solution de traitement a traversé le lit de matière active.
On obtient en général une alcalinité appropriée en ajoutant à la solution de chlorure de sodium assez de soude causti que pour qu'après titrage de 10 cm3 de cette dernière avec de l'acide chlorhydrique N/10, elle soit neutralisée par 1 cm3 de l'acide. Après le traitement, la matière à échange con tenue dans le lit est lavée à l'eau jusqu'à ce que la teneur de l'effluu:ent en chlorure de so dium ne dépasse pas 0,51 g par litre, après quoi on peut faire passer le lait à travers le lif,.
On constate qu'il suffit de 35 à 42,5 dnu3 de la matière à échange, sur 31 à 36 cm clé profondeur de lit, pour le traitement de 114 litres de lait, qui peut être entier ou écrémé, brut ou pasteurisé, et le pg obtenu dans le lait traité est d'environ 8. Un débit. convena ble est de 1,25 litre environ par minute. D'or dinaire, une faible quantité des eaux de la vage séjourne dans la matière à échange et provoque une légère dilution dit lait traité.
Après la préparation de la matière à échange, on passe le lait à travers cette ma- tièré avec le débit précité et l'on obtient habi tuellement un rapport calcium/phosphore d'environ 0,4 à 0,6 dans le lait traité.
En uti lisant une plus grande proportion de matière à échange par rapport au lait traité ou en acidifiant légèrement le lait. avant son traite ment, on peut éliminer Lune proportion rela tive de calcium- plus élevée; par ailleurs, si on désire le même taux d'élimination du cal cium, on peut traiter Lune plus grande quan tité de lait par -unité de volume de la matière à échange.
Ainsi, en acidifiant au préalable le lait jusqu'à un pH d'environ 6,1 ou inférieur, on peut traiter par unité de volume de ma tière à échange -une quantité de lait supé rieure de 20 à 45% environ, tout en obte- nant dans le produit traité un rapport cal cium/phosphore très voisin.
En traitant par 38,5 litres de matière à échange, disposée sur 35,5 cm de profondeur, 1.90 litres environ de lait dont la teneur en matières solides était de 12,66%, le pA de 6,72 et le rapport calcium/phosphore de 1,155, on a obtenu un lait dont la teneur en matières solides est de 10,22 %,
le pli de 7,43 et le rap- port calcium/phosphore de 0,547.
Dans un autre cas, le lait entier frais avait un pi, de 6,67 et son rapport ca1cium/phos- pliore était de 1,137. Dans ce cas, le lait frais a été traité par de l'acide citrique pour ame ner son acidité à 0,24 /o (calculé en acide lactique) et son pü à 6,08. Il fut ensuite en voyé à travers la matière à échange cationi- que, les conditions étant similaires à celle ré gnant clans l'exemple précédent, sauf que clans ce cas 277 litres environ de lait furent traités pour 38,5 litres de matière à échange. Le pi, du produit était de 7,92 et le rapport ealcium/phosphore de 0,429.
Si on le désire, le pn du lait traité peut être réduit après traitement par la matière à échange ionique, par exemple en l'agitant avec une matière à échange cationique agis sant dans le cycle hydrogène.
Ainsi qu'on le concevra aisément, en fai sant varier la proportion relative du lait en tier ou écrémé traité par imité de volume de la matière à échange, on peut faire varier à volonté le rapport calcium/phosphore clans le produit final.
Pour régénérer la matière à échange, on peut opérer comme indiqué plus haut. Toute fois, lorsque le lait traité est du lait écrémé, on peut omettre le lavage par une solution alcaline contenant un agent de mouillage. Une méthode de régénération convenable consiste alors à laver d'abord avec de l'eau la matière à échange, puis avec de l'acide chlorhydrique étendu en solution, puis de nouveau à l'eau jusqu'à ce que les eaux de lavage ne soient plus acides au goût. On la régénère enfin en faisant passer une solution saline légèrement alcaline à travers le lit, une solution conte nant 60 g de chlorure de sodium et 1,6 g de soude caustique par litre étant convenable.
Le lit de matière à échange .est alors lavé jusqu'à ce que la teneur de l'effluent en chlorure de sodium ne dépasse pas 510 parties pour un million.
Le lait (entier ou écrémé) traité par échange cationique peut être évaporé jusqu'à ce que sa teneur en matières solides ait une valeur voulue convenablement voisine de celle recherchée dans le. produit final à la stabili sation duquel il est destiné, soit 25;9 à 34% par exemple; on peut aussi le sécher jusqu'à consistance solide; avantageusement par éva poration suivie de dessiccation par pulvérisa tion.
L'addition des constituants lactés solides soit sous forme du lait tel qu'il est obtenu par le traitement d'échange cationique spécifié, sous forme d'un concentré de ce lait, soit en core sous forme d'in extrait sec résultant d'une dessiccation du lait traité, peut se faire en tout point convenable du procédé selon l'invention;
par exemple, dans la préparation du lait évaporé, l'addition peut se faire dans le préchauffeur ou entre l'évaporateur et l'homogénéiseur. L'addition peut se faire aussi entre l'homogénéiseur et le stérilisateur, mais, ainsi qu'il apparaît aisément, il est pré férable d'effectuer l'addition en amont de l'homogénéiseur, car ce dernier facilite le mé lange avec la masse principale de lait en trai tement.
Il est souvent indiqué d'effectuer l'addi tion dans le préchauffeur ou en avant de ce lui-ci. Lorsque l'addition est faite en ce point, il faut à peu près 501/o de plus de ,consti tuants solides lactés que dans le cas où on les introduit après l'évaporation ou la concentra tion et avant la stérilisation. Lorsqu'on intro duit ces constituants après l'évaporation oui la concentration, on les ajoute sous<B>là</B> forme clic lait traité concentré ou de l'extrait solide sec.
Les teneurs du produit final en calcium et en phosphore ne sont que très légèrement affec tées par l'addition des constituants solides lactés et restent bien à l'intérieur des limites de variation normales du lait non traité.
La proportion des constituants solides lactés nécessaire pour assLirer la stabilisation varie ordinairement entre 0,25 et 5% par rapport à la teneur totale du mélange en solides lactés.
On peut éventuellement utiliser des proportions un peu supérieures, par exemple ju.squ'à 7 ou 8% environ ou même davantage si on le désire, notamment lorsque le rapport calcium/phosphore se trouve vers la partie supérieure de la marge indiquée.
Lorsque le produit final doit contenir 300%o environ de solides totaux, il ne faut pas plus de 2,5 % (par rapport aux solides totaux) des constituants solides lactés;
pour une teneur de l'ordre de 32 à 34% en solides totaux, des proportions pouvant atteindre 5%, (par rap- port aux solides totaux) peuvent être néces saires.
Même si les constituants solides lactés sont sensiblement exempts de matière grasse (obtenus par traitement de lait écrémé), la proportion ajoutée de ces solides est si faible que dans la plupart des cas la teneur en ma tières grasses du produit final satisfera aux normes. -Sinon, il est possible de régler la te neur en graisse dudit produit final avant la stérilisation, comme il est de pratique cou rante.
Les exemples suivants montrent comment. peut être réalisée l'invention.
Exemple T: On part d'iul lait .entier qui, lorsqu'on suit la pratique courante, exige <B>207,9</B> g de phosphate disodique par 454 kg de lait éva poré pour le stabiliser au cours de la stérilisa tion. Son pH est de 6,72 et sa partie solide présente un rapport calcium/phosphore de 1,155.
Le lait traité par échange cationique utilisé pour la stabilisation est lin lait entier soumis à un traitement d'échange cationique, comme on l'a décrit plus haut, sans que le pH soit ultérieurement réduit. -Son pH est de 7,43 et son rapport calcium/phosphore est de 0,547. Il est concentré jusqu'à 261/o de solides totaux.
Le lait non traité, avec 207,9 g de phos phate disodique, donne un produit de viscosité assez élevée lorsqu'il est stérilisé à 115 C, température qui est atteinte en quinze minu- tes et maintenue pendant quinze autres mi nutes.
Le même lait, sans addition de sel de cor rection, après concentration jusqu'à 26 /o de solides totaux, est mélangé au lait entier traité par échange cationique, concentré, men tionné ci-dessus, en quantité suffisante pour introduire 2,5'% de ce dernier dans le mé- lange. Après stérilisation dans les mêmes conditions, le produit présente une consis tance épaisse et homogène, sans formation de caillots,
et a une coloration et une saveur nor males. Afin de déterminer l'effet produit par une surcorrection, on ajoute avant stérilisa- tion des quantités de 5 à 20 % du lait traité par échange cationique, concentré.
Dans le cas de ces additions élevées, on obtient dans le produit des viscosités très basses, mais dans aucun cas on n'observe la formation de cail lots. L'addition du lait traité par échange ca tionique, concentré, n'affecte pas sensible ment le pH du produit concentré.
Ainsi, le pH du lait non traité après concentration jus- qu'à 26% de solides totaux est de 6,31. Après addition de 2,5 % du lait traité par échange cationique, concentré,
le pH du mélange est de 6,34; avec une addition de 5 %, le PH du Mé- lange est de 6,36.
Exemple <I>2:</I> Le lait à concentrer présente dans ce cas une teneur totale en matières solides égale à 11,44%, un rapport calciiun/phosphore de 1,187 et un pH de<B>6,78.</B> Traité de la manière usuelle, on trouve qu'il exige 445 g de phos phate disodique pour 454 kg de lait évaporé, la stérilisation étant conduite dans les condi tions indiquées précédemment. On obtient ainsi un produit évaporé visqueux, dense, mais homogène.
Pour appliquer le procédé de la présente invention, sans recourir à l'addition de sel correcteur, on prépare un lait entier traité par échange cationique sans effectuer un ré glage ultérieur du pH. Ce lait traité présente une teneur totale en matières solides de 10,791/o, un rapport calcium/phosphore de 0,282 et un pH de 8,57. Le mélange du lait traité par échange cationique avec le lait â concentrer est fait avant préchauffage. Le mélange contient 2,511/o de lait traité par échange cationique.
Il est soumis à une tem pérature de 95 C pendant quinze minutes dans le préchauffeur, puis concentré jusqu'à une teneur en matières solides légèrement su périeure à 26,28% dans l'évaporateur à 49 à 60 C. .Il est homogénisé sous une pression de 210 kg/cm2 à 540 C et stérilisé dans les mêmes conditions que dans l'exemple 1. Le produit résultant présente une consistance moyen nement dense, satisfaisante, sans formation clé caillots, ni instabilité.
Par utilisation du même lait et du même lait traité par échange cationique, en les con centrant séparément et en les mélangeant avant stérilisation, on obtient un produit sa- tisfaisant à l'aide de 5% du lait traité par échange cationique concentré.
Exemple <I>3:</I> Cet exemple illustre la production d'un lait concentré jusqu'à une teneur de 34% en solides totaux.
Le lait frais choisi est un lait qui peut être concentré de manière satisfai sante jusqu'à une teneur en matières solides totales légèrement supérieure à 261/o sans addition de sel correcteur, le préchauffage étant conduit à 88 C pendant quinze minutes et la stérilisation à 115 C pendant quinze minutes avec quinze minutes pour la montée à température. Concentré jusqu'à 34% de solides totaux sans addition de sel correcteur, on constate néanmoins qu'il se coagule forte ment.
Il faut 2250 g de phosphate disodique pour 1000 kg de lait concentré pour assurer la correction lors de la concentration jusqu'à 341/o de solides totaux dans ces conditions, ce qui conduit à un produit homogène ayant une viscosité (immédiatement après fabrication) de 405 secondes.
(Les chiffres de viscosité indiqués sont ceux obtenus à 16 C sur le débitmètre Borden.) Lorsque ce lait est traité avant préchauf fage par l'addition de constituants solides secs, extraits de lait écrémé traité par échange cationique et ayant un rapport calciiun/phos- phone de 0,435 en quantité suffisante pour introduire 5 % des constituants de lait écrémé traité (par rapport aux solides totaux),
puis traité dans les mêmes conditions que ci-dessus pour fournir lin produit ayant une teneur de 34% en solides totaux, le produit est entière- ment satisfaisant, sa texture étant homogène et sa viscosité de 443 secondes.
Dans une opération similaire, dans la quelle le lait utilisé se concentre d'une ma nière satisfaisante jusqu'à une teneur en constituants solides d'environ 2611/o, mais coagule fortement lorsqu'il est concentré jus- qu'à 32-34% de solides totaux, la tempéra- ture de préchauffage étant de 95 C et celle de stérilisation étant de 118 C,
l'addition avant préchauffage de 5 % de constituants so- lides séchés (par rapport aulx solides totaux) extraits de lait écrémé traité par échange ca- tionique ayant un rapport calcium/phosphore de 0,435,
conduit à l'obtention d'un produit satisfaisant avec 32% de solides totaux, ayant une texture homogène et une viscosité de 326 secondes. Avec 34%,
le produit a une vis- cosité un peu supérieure à 450 secondes et contient quelques petits flocons qui cependant se dissolvent ou se dissipent d'eux-mêmes par agitation, formant un produit homogène et assez satisfaisant.
<I>Exemple 4:</I> Dans cette opération, le lait choisi se con centre d'une manière satisfaisante jusqu'à-ruze teneur en constituants solides d'environ 26% sans addition de sel correcteur, mais concen- tré à 34% de solides totaux,
il coagule forte- ment. Les conditions du préchauffage sont de quinze minutes à 95 C et celles de la stérili sation de quinze minutes à 115 C avec quinze minutes pour la montée et quinze minutes de maintien à cette température. Corrigé au moyen de 2930 g de phosphate disodique par tonne de lait concentré, on obtient lors de la concentration à 321/o de solides totaux un produit satisfaisant à texture homogène et ayant une viscosité de 378 secondes.
Pour 34% de solides totaux, la viscosité dépâsse 450 secondes. lie même lait est additionné avant pré chauffage de solides secs provenant de lait écrémé traité par échange cationique et ayant un rapport calcium/phosphore de 0,435.
Traité dans les mêmes conditions que ci- dessus jusqu'à 32;% de solides totaux,;
on obtient un. produit satisfaisant ayant une texture homogène et -une viscosité de 323 se- condes. Concentré jusqu'à 34% de solides to- taux, le produit est satisfaisant et présente ime texture homogène et une viscosité dépas sant un peu 450 secondes. Aucune formation de caillots ne se produit ni dans .l'un ni dans l'autre cas.
Ainsi qu'il ressort clairement des exem ples ci-dessus, en utilisant des solides lactés traités par échange cationique dont le rap port calcium/phosphore a été abaissé à une va leur inférieure à celles spécifiquement men tionnées plus haut, il est possible d'utiliser des proportions -Lui peu plus réduites de so lides lactés traités par échange cationique par rapport aux solides lactés totaux dans le mé lange.
Ainsi qu'on l'a indiqué précédemment, le traitement du lait entier ou écrémé par la matière à échange peut conduire à un lait traité dans lequel le rapport calcium/phos- phore peut aller de 0,15 à 0,75 environ, et l'on peut utiliser de 0,25 à 5% de solides lactés traités par échange cationique par rap port aux solides totaux.
Dans la préparation de lait condensé sucré, entier ou écrémé, il est parfois désira ble de donner au produit une consistance peu épaisse ou à faible viscosité au moment de sa fabrication. Par les procédés de fabrication actuels, on peut obtenir la consistance désira ble, mais un épaississement se produit après fabrication, dans les boîtes ou les récipients au cours du stockage ou sur les rayons des magasins de vente, cet épaississement étant accentué dans les saisons chaudes de l'année ou dans les pays tropicaux ou semi-tropicaux. Cet épaississement est encore aggravé dans le cas du lait écrémé condensé sucré.
En incor porant des constituants solides lactés d'un lait traité par échange cationique à faible rapport calcium/phosphore, dans les propor tions convenables pour fournir entre 0,25 et 5 % de solides lactés par rapport aux solides lactés totaux présents dans le produit, on constate qu'il est possible de réduire la viseo- sité initiale du produit fini et que l'on retarde le moment où l'on atteint une viscosité exa gérée par épaississement,
en rendant ainsi le produit propre à la vente pendant des pé riodes grandement accrues. Il est aussi possi ble, si on le désire, de donner au produit par évaporation une teneur plus élevée en solides lactés sans atteindre des viscosités exagérées. Les constituants solides lactés sont incorporés avant ou pendant le préchauffage qui s'effec tue à une température d'au moins 65 C. Sui vant le moment où on les ajoute, la forme des constituants solides lactés peut être soit celle de lait, entier ou écrémé, soit celle de lait éva poré, soit. enfin celle de solides lactés secs.
Dans la préparation de lait. écrémé con densé sucré délactosé, les constituants solides d'un lait traité par échange cationique et pré sentant un rapport calcium/phosphore bas sont également précieux en vue de contrôler la viscosité et d'empêcher l'instabilité. Dans ce cas, on ajoute du saccharose au lait écrémé, par exemple 100 kg de sucre pour 1400 kc de lait écrémé.
Le lait écrémé sucré est ensuite préchauffé à 65 C ou davantage, maintenu pendant dix à quinze minutes à cette tempé rature puis évaporé dans le vide à une tem pérature inférieure à 60 C jusqu'à une te neur totale en matières solides de 58 à 600/0, la. teneur en solides lactés étant de l'ordre de 30 à 351/o. Ce produit condensé est alors len tement refroidi avec agitation et maintenu à. basse température pendant 24 à 48 heures, la plus grande partie du lactose se séparant alors par cristallisation.
Dans cette prépara tion, l'une des difficultés que l'on rencontre est celle qui provient de la viscosité élevée du lait écrémé évaporé sucré, qui gêne la cristal lisation et la séparation du lactose. De plus, il est désirable d'utiliser une température 'sLipé- rieure à 65 C lors du préchauffage pour assurer une meilleure pasteurisation, afin que le produit délactosé présente de meilleures qualités de conservation et que son utilisa tion offre de meilleures garanties de sécurité pour la préparation des aliments.
Dans les procédés antérieurs, l'utilisation de tempéra tures dépassant 65 C avait pour effet un épaississement exagéré ou une viscosité trop élevée dans le produit, et éventuellement la formation de caillots. En ajoutant, avant le .préchauffage, des proportions appropriées de constituants soli des d'un lait traité par échange cationique, comme décrit dans ce qui précède, de préfé rence sous la forme de lait écrémé ou de .son extrait solide, pour fournir de 0,25 à 51/o des solides lactés totaux présents dans le produit, puis en poursuivant l'opération comme on l'a décrite déjà, on assure une viscosité beau coup phis réduite du produit condensé sucré,
ce qui facilite grandement la cristallisation et la séparation du lactose. En outre, il est pos sible d'utiliser une température de préchauf fage nettement plus élevée, soit de l'ordre de 84 à 93 C, ou bien de concentrer jusqu'à une teneur plus élevée en solides totaux tout en obtenant dans le produit condensé sucré une viscosité permettant une cristallisation et une séparation aisée du lactose, sans risque de caillage.
Dans toute la description qui précède, on a parlé du rapport calcitun/phosphore dans les solides du lait traité par échange cationi- que, en tant qu'indication des effets résultant du traitement par la matière d'échange, mais il est bien entendu que ce n'est pas là l'unique résultat ni le seul qui soit efficace pour assu- r er l'action stabilisante visée par l'invention. Il semble en effet que ce traitement aboutit à d'autres effets auxquels est dû au moins en partie l'effet stabilisateur décrit dans ce qui précède.
Cela semble ressortir, à un certain degré du moins, du fait que le rapport cal- chim/phosphore dans le produit stable final se trouve fréquemment à l'intérieur de la marge normale pour le lait non traité, qui est instable lorsqu'il est soumis au traitement thermique intervenant dans le procédé décrit plus haut.
Process for obtaining a non-solid milk product and product obtained by this process. The present invention relates to a process for obtaining non-solid milk products.
In the treatment of liquid milk products in order to obtain products having a relatively high solids content, liquid milk, skimmed milk or any other liquid product containing solid constituents of milk are frequently found to be subjected to high temperatures at certain times of their treatment, in order to ensure evaporation, sterilization, etc.
In many operations of this kind, the milk (or the liquid containing the solid constituents of the milk) is subjected to temperatures exceeding 65 ° C, while in the case of sterilization, this liquid is isolated at temperatures which may rise to 132 ° C. or more and this for considerable periods of time either before or after the evaporation or concentration operation during which the content of the milk products in solids is increased.
The high temperatures to which the liquid material containing the solid milk constituents is subjected causes an increase in the viscosity of the final liquid product, an increase which is often excessive and tends to lead to curdling of this final product. This increase in viscosity may to some degree and in some cases be desirable, for example in the case of the manufacture of condensed (unsweetened) milk. Curdling, on the other hand, is always undesirable.
However, the magnitude of this increase in viscosity and the formation or non-formation of clots depend on factors beyond the control of the operator, for example the season, the type of feed the cattle are fed, the nature of the soil. pastures, etc.
The method according to the present invention, for obtaining a. non-solid milk product by concentration of a liquid containing solid constituents of milk, during which the liquid is subjected to at least one treatment at a temperature of at least 65 C, this hot treatment comprising a pasteurization operation or sterilization, is characterized by the fact that, in order to avoid the harmful effects of such a temperature on the viscosity and the stability of the product with regard to coagulation, the liquid is incorporated into the liquid, before the high temperature treatment, of which we want to avoid the harmful effects, a minor proportion of the solid constituents of a milk which has been treated by cation exchange,
so as to lower the calcium / phosphorus ratio between 0.15 and 0.75.
The manufacture of condensed milk, for example, comprises four main operations or phases with the use of heat, namely preheating, evaporation proper, homogenization and final sterilization. The milk is preheated before it enters the evaporator. For this purpose, temperatures of between 84 and 112 ° C. are generally used. By applying pressure, however, higher temperatures can be used.
Evaporation is generally carried out at temperatures of the order of 49 to 84 ° C., under reduced pressure to determine the boiling. The time required for evaporation depends on the solids content of the processed milk, as well as the total solids content desired for the final product. After evaporation, the content of solid constituents and the content of fat are adjusted to the required value by adding water, fresh milk or cream.
After evaporation and possible adjustment of the milk to the required standards, the evaporated milk is subjected to homogenization. During this operation, the temperature is usually of the order of 49 to 65 C and the pressure is of the order of 140 to 210 kg per C1112, for example 210 kg per em2 at 57 C.
The evaporated and homogenized milk is then sterilized at temperatures between 104 and 132 C approximately either before. Or after placing in boxes., The time required varies according to the temperature, it is short at high temperatures.
It is important to achieve a viscosity which allows to maintain a uniform distribution of the fat and to prevent the deposition of fat particles. Too high a viscosity is undesirable because the product must be creamy without being overly thick. The screw cosity of the freshly obtained product can. be between 75 and 450 seconds at 16 C, as determined by the standard viscometer -used for this measurement, called the Borden flowmeter, and it is preferably 250 to 350 seconds.
The consistency or viscosity of the final product depends to a large extent on the temperatures and times used in the sterilization process, with high temperatures and times tending to increase the viscosity of the product.
To prevent during this preparation the appearance of excessive viscosity and irreversible curdling of the milk, while ensuring the sterility of the product and obtaining the desired consistency and flavor, that is to say to prevent the formation of clots or lumps either completely or in such a way that these lumps, if they occur, dissipate on their own by simple agitation of the final product, it was customary until now add various amounts of certain salts to the milk, before sterilization and preferably before preheating, for example sodium bicarbonate,
sodium citrate and disodium phosphate. Since it was impossible to predict with precision the degree of instability of a batch of treated milk, which could reach 27,300 to 45,400 kg in size, it was customary to carry out tests on small samples taken from each lot to determine the proportion of salt needed to ensure the stability of the milk during processing. To achieve a higher total solids content, proportionately higher amounts of salt had to be added.
For example, a milk which was stable without any addition of salt, when it came to concentrating it up to about 26% solids, could require up to 3000 or 3130 g of salt per tonne of milk. , when we wanted to obtain a concentration of 32-34 / o in solids.
There were certain relationships between the various stages of milk processing which made it difficult to implement correctly. The others - conditions remaining the same, it was necessary to maintain within a rather narrow margin the proportion of salt added to a given batch of milk; indeed, insufficient or overcorrection resulted in the formation of cail batches or granulation, not to mention its detrimental effects on viscosity.
In the manufacture of sweetened, whole or skimmed condensed milk; the heat treatment at elevated temperature also caused instability of the product, which was manifested by a gradual thickening of the product in the containers, soon after the treatment. Consequently, it was impossible to increase the concentration of the product up to. the desired total milk solids content, especially in the case of condensed sweetened skimmed milk.
For the preparation of diluted skimmed milk, it was added to the milk. Skimmed off the sucrose, the mixture is heated and then concentrated until a high solids content is obtained, for example 58%, 60%, the lactose then separating out by crystallization. Temperatures of up to 65 ° C and above were used for preheating and evaporation. When the viscosity of the concentrated product was too high, the crystallization and separation of lactose was seriously hampered.
The present invention makes it possible to control the viscosity and stabilize the milk product during the evaporation or concentration treatment at high temperatures, greater than 65 ° C., by using small proportions of a milk or of milk. solid constituents of milk, modified by treatment with cation exchange materials, these modified solid constituents which may or may not contain fat.
The modified solid constituents can be obtained by subjecting the solid constituents of normal whole or skim milk to. im treatment by cation exchange. The constituents, in the case of the above preparation, can be added during preheating, or after concentration, but before sterilization. Any lumps which may form in a small proportion in the evaporated milk product as a result of sterilization or other high-temperature operation disappear promptly by stirring. Likewise, no permanent deposit of the kind which often forms when correction with salts is used is formed on the walls of the dishes.
To obtain the solid milk constituents at ,. to incorporate into the milk liquid, a milk is preferably treated with a cation exchanger acting according to the sodium cycle. This exchanger can be a resin, such as the resins obtained by condensation of polyvalent alcohols or of tannins with aldehydes, for example formaldehyde, using with advantage also sodium sulphite or the resins obtained by condensation of phenol acids. -sulfonics with aldehydes.
This type of resins is described, in particular in Industrial & Engineering Chemistry, 1941, vol. 33, pages 697 et seq. You can use, for example, branded products. Amberlite, Zeoliarb (manufactured by Permutit Co., New York) and Catex (manufactured by Infilco, Inc., Chicago).
The exchangers of the mineral or zeolitic type, which can be used for the implementation of the present invention, require special activation or regeneration processes, in order to increase their efficiency for the elimination of cations compared to that. anions.
The regeneration of these cationic exchangers can be carried out suitably by means of a solution of sodium chloride after a preliminary treatment with a base such as sodium carbonate or caustic soda, a solution of a wetting agent being used. preferably for a preliminary washing when the material has already been used for the treatment of milk. whole. Instead of regenerating with a key sodium chloride solution, regeneration can be carried out using a dilute hydrochloric acid solution followed by a solution containing sodium chloride and a small proportion of sodium chloride. caustic soda.
After regeneration or after an initial treatment with sodium chloride solution, if the exchange material is fresh, it is washed with water until the chloride content of the effluent liquid sodium has been reduced to a value of not more than <B> 510 </B> parts per million; at this time, the exchange material can be used for the treatment of milk. whole or skimmed milk as the source of milk solids. If desired, whole or skimmed milk can. be slightly acidified to increase the efficiency of calcium removal.
The treatment is carried out so as to reduce the ratio of calcium (calculated as Ca) to phosphorus (calculated as P) in the solids of the treated milk, down to a value between 0.15 and 0.75 and preferably between 0.25 and 0.6, this reduction being accompanied by an increase in pH. This reduction takes place primarily for calcium, phosphorus (in the form of phosphate) being removed to a much lesser extent.
Cation exchangers used for the treatment of solid milk constituents are also able to remove phosphoric ions, although to a very small extent compared to removing calcium ions. Since it is the non-fat solids which come first and foremost to effect the desired stabilization, the treated milk can be either whole or skimmed: This increase. the pH may be such that the pH of the processed milk is in the range of 7.4-8.6, and it may be useful to reduce it until it falls within commonly encountered limits in fresh whole milk or. skimmed, ie between 6.65 and 6.90 for example.
This can be achieved by adding a suitable acid, for example hydrochloric acid, acetic acid, citric acid, etc., or preferably by the use of cation exchange materials working in the hydrogen cycle.
When the pH of the treated milk or skimmed milk is not excessive, not exceeding 7.5 to 8 for example, it is unnecessary to subject it to a treatment to reduce its pH, and this milk or its milk can be used directly. solid constituents in the process of the invention.
In the following, the treatment of milk to obtain the low calcium / phosphorus ratio solid lactic constituents used to carry out the present invention is described. Processed milk can be whole or skimmed.
As the cation exchange material, the brand product <Amberlite IR-100 can be used. It should be understood that whenever we speak in the present description of the calciamiphosphorus ratio, calcium is expressed as Ca and phosphorus as P.
In some cases, the exchange material, when it is freshly obtained, is from the hydrogen or acid cycle, and it is converted to a sodium cycle material by washing with a 5% sodium chloride solution containing sufficient soda. caustic to provide an alkaline final endpoint for the phenolphthalein at the time the treatment solution has passed through the bed of active material.
A suitable alkalinity is generally obtained by adding to the sodium chloride solution enough caustic soda so that, after titration of 10 cm3 of the latter with N / 10 hydrochloric acid, it is neutralized by 1 cm3 of l. 'acid. After the treatment, the exchange material held in the bed is washed with water until the content of sodium chloride in the effluent does not exceed 0.51 g per liter, after which it is can pass milk through the lif ,.
It can be seen that 35 to 42.5 dnu3 of the material to be exchanged, over 31 to 36 cm key depth of bed, is sufficient for the treatment of 114 liters of milk, which can be whole or skimmed, raw or pasteurized, and the pg obtained in the treated milk is about 8. A flow. suitable is about 1.25 liters per minute. Normally, a small quantity of water from the vage remains in the exchange material and causes a slight dilution called treated milk.
After preparation of the exchange material, milk is passed through this material at the above rate and a calcium / phosphorus ratio of about 0.4 to 0.6 is usually obtained in the treated milk.
By using a greater proportion of exchange material relative to the processed milk or by slightly acidifying the milk. prior to processing, a higher relative proportion of calcium can be removed; on the other hand, if the same rate of calcium removal is desired, a larger quantity of milk can be treated per unit volume of the exchange material.
Thus, by acidifying the milk beforehand to a pH of about 6.1 or less, it is possible to treat per unit volume of exchange material an amount of milk in excess of about 20 to 45%, while at the same time. obtaining in the treated product a very similar calcium / phosphorus ratio.
By treating with 38.5 liters of exchange material, placed 35.5 cm deep, approximately 1.90 liters of milk with a solids content of 12.66%, a pA of 6.72 and a calcium / phosphorus of 1.155, a milk was obtained with a solids content of 10.22%,
the fold of 7.43 and the calcium / phosphorus ratio of 0.547.
In another case, the fresh whole milk had an µl of 6.67 and its calcium / phosphorus ratio was 1.137. In this case, the fresh milk was treated with citric acid to bring its acidity to 0.24 / o (calculated as lactic acid) and its pü to 6.08. It was then passed through the cation exchange material, the conditions being similar to that prevailing in the previous example, except that in this case about 277 liters of milk were treated per 38.5 liters of exchange material. . The pI of the product was 7.92 and the alkium / phosphorus ratio 0.429.
If desired, the pn of the treated milk can be reduced after treatment with the ion exchange material, for example by stirring it with a cation exchange material operating in the hydrogen ring.
As will readily be appreciated, by varying the relative proportion of the processed non-fat or skimmed milk per volume of the exchange material, the calcium / phosphorus ratio in the final product can be varied at will.
To regenerate the exchange material, one can operate as indicated above. However, when the treated milk is skimmed milk, washing with an alkaline solution containing a wetting agent can be omitted. A suitable method of regeneration is then to wash the exchange material first with water, then with extended hydrochloric acid in solution, and then again with water until the washings run out. are more acidic to taste. It is finally regenerated by passing a slightly alkaline saline solution through the bed, a solution containing 60 g of sodium chloride and 1.6 g of caustic soda per liter being suitable.
The bed of exchange material is then washed until the sodium chloride content of the effluent does not exceed 510 parts per million.
The milk (whole or skimmed) treated by cation exchange can be evaporated until its solids content has a desired value suitably close to that desired in the. final product for the stabilization of which it is intended, ie 25.9% to 34% for example; it can also be dried to a solid consistency; advantageously by eva poration followed by drying by spraying.
The addition of the solid milk constituents either in the form of milk as obtained by the specified cation exchange treatment, in the form of a concentrate thereof, or still in the form of a dry extract resulting from drying of the treated milk can be carried out at any suitable point of the process according to the invention;
for example, in the preparation of evaporated milk, the addition can be done in the preheater or between the evaporator and the homogenizer. The addition can also be made between the homogenizer and the sterilizer, but, as easily appears, it is preferable to carry out the addition upstream of the homogenizer, because the latter facilitates the mixing with the mixture. main mass of milk being processed.
It is often advisable to add in the preheater or in front of it. When the addition is made at this point, about 501% more of the solid milk constituents are required than if they are introduced after evaporation or concentration and before sterilization. When these constituents are introduced after the evaporation or the concentration, they are added in the form of concentrated treated milk or dry solid extract.
The calcium and phosphorus contents of the final product are only very slightly affected by the addition of the solid milk constituents and remain well within the normal range of variation for untreated milk.
The proportion of solid milk constituents required to effect stabilization usually varies between 0.25 and 5% based on the total milk solids content of the mixture.
Slightly higher proportions can optionally be used, for example up to about 7 or 8% or even more if desired, in particular when the calcium / phosphorus ratio is towards the upper part of the indicated margin.
When the final product is to contain about 300% o of total solids, not more than 2.5% (based on total solids) of the solid milk constituents;
for a content of the order of 32 to 34% in total solids, proportions of up to 5% (relative to the total solids) may be necessary.
Even though the solid milk constituents are substantially free of fat (obtained by processing skimmed milk), the added proportion of these solids is so low that in most cases the fat content of the final product will meet the standards. -Otherwise, it is possible to adjust the fat content of said final product before sterilization, as is common practice.
The following examples show how. can be carried out the invention.
Example T: We start with whole milk which, when following current practice, requires <B> 207.9 </B> g of disodium phosphate per 454 kg of evaporated milk to stabilize it during sterilization. Its pH is 6.72 and its solid part has a calcium / phosphorus ratio of 1.155.
The cation exchange treated milk used for stabilization is whole milk subjected to a cation exchange treatment, as described above, without the pH being subsequently reduced. -Its pH is 7.43 and its calcium / phosphorus ratio is 0.547. It is concentrated up to 261 / o of total solids.
Untreated milk, with 207.9 g of disodium phos phate, gives a fairly high viscosity product when sterilized at 115 ° C., a temperature which is reached in fifteen minutes and maintained for another fifteen minutes.
The same milk, without the addition of corrective salt, after concentration up to 26% of total solids, is mixed with the whole milk treated by cation exchange, concentrated, mentioned above, in an amount sufficient to introduce 2.5 '% of the latter in the mixture. After sterilization under the same conditions, the product has a thick and homogeneous consistency, without the formation of clots,
and has normal coloring and flavor. In order to determine the effect produced by overcorrection, amounts of 5 to 20% of the concentrated, cation exchange treated milk are added before sterilization.
In the case of these high additions, very low viscosities are obtained in the product, but in no case is the formation of cail batches observed. The addition of the condensed cation exchange treated milk does not appreciably affect the pH of the concentrated product.
Thus, the pH of untreated milk after concentration to 26% total solids is 6.31. After addition of 2.5% of the milk treated by cation exchange, concentrated,
the pH of the mixture is 6.34; with an addition of 5%, the pH of the mixture is 6.36.
Example <I> 2: </I> The milk to be concentrated in this case has a total solids content equal to 11.44%, a calcium / phosphorus ratio of 1.187 and a pH of <B> 6.78. < / B> Treated in the usual manner, it is found that it requires 445 g of disodium phosphate for 454 kg of evaporated milk, the sterilization being carried out under the conditions indicated above. A viscous, dense, but homogeneous evaporated product is thus obtained.
In order to apply the process of the present invention, without resorting to the addition of corrective salt, a whole milk treated by cation exchange is prepared without carrying out a subsequent adjustment of the pH. This processed milk has a total solids content of 10.791 / o, a calcium / phosphorus ratio of 0.282 and a pH of 8.57. The mixture of the milk treated by cation exchange with the milk to be concentrated is made before preheating. The mixture contains 2.511 / o of milk treated by cation exchange.
It is subjected to a temperature of 95 ° C. for fifteen minutes in the preheater, then concentrated to a solids content slightly above 26.28% in the evaporator at 49 to 60 C. It is homogenized under a pressure of 210 kg / cm2 at 540 ° C. and sterilized under the same conditions as in Example 1. The resulting product exhibits a fairly dense, satisfactory consistency, without key formation of clots or instability.
By using the same milk and the same cation exchange milk, concentrating them separately and mixing them before sterilization, a satisfactory product is obtained using 5% of the concentrated cation exchange treated milk.
Example <I> 3: </I> This example illustrates the production of condensed milk up to a content of 34% total solids.
The fresh milk chosen is milk which can be satisfactorily concentrated to a total solids content slightly above 261 / o without the addition of corrector salt, the preheating being carried out at 88 C for fifteen minutes and the sterilization at 115 C for fifteen minutes with fifteen minutes for the temperature rise. Concentrated up to 34% total solids without addition of corrective salt, it is nevertheless observed that it coagulates strongly.
It takes 2250 g of disodium phosphate per 1000 kg of condensed milk to ensure the correction when concentrating up to 341 / o of total solids under these conditions, which leads to a homogeneous product having a viscosity (immediately after manufacture) of 405 seconds.
(The viscosity figures shown are those obtained at 16 C on the Borden flowmeter.) When this milk is treated before preheating by the addition of dry solid constituents, extracts of skimmed milk treated by cation exchange and having a calcium / phos ratio - phone of 0.435 in sufficient quantity to introduce 5% of the constituents of treated skimmed milk (relative to total solids),
then processed under the same conditions as above to give the product having a content of 34% total solids, the product is completely satisfactory, its texture being homogeneous and its viscosity of 443 seconds.
In a similar operation, in which the milk used concentrates satisfactorily to a solids content of about 2611 / o, but coagulates strongly when concentrated to 32-34 % of total solids, the preheating temperature being 95 C and the sterilization temperature being 118 C,
the addition before preheating of 5% of dried solid constituents (relative to the total solids) extracted from skimmed milk treated by cation exchange having a calcium / phosphorus ratio of 0.435,
leads to obtaining a satisfactory product with 32% total solids, having a homogeneous texture and a viscosity of 326 seconds. With 34%,
the product has a viscosity of a little over 450 seconds and contains a few small flakes which however dissolve or dissipate on their own on stirring, forming a homogeneous and fairly satisfactory product.
<I> Example 4: </I> In this operation, the selected milk is satisfactorily con centrated up to a solid content of about 26% without addition of corrective salt, but concentrated at 34% total solids,
it coagulates strongly. The preheating conditions are fifteen minutes at 95 ° C. and those for sterilization fifteen minutes at 115 ° C. with fifteen minutes for the rise and fifteen minutes of maintenance at this temperature. Corrected by means of 2930 g of disodium phosphate per tonne of condensed milk, upon concentration at 321% of total solids, a satisfactory product with a homogeneous texture and having a viscosity of 378 seconds is obtained.
For 34% total solids, the viscosity exceeds 450 seconds. The same milk is added before preheating dry solids from skimmed milk treated by cation exchange and having a calcium / phosphorus ratio of 0.435.
Treated under the same conditions as above up to 32% of total solids;
we get one. satisfactory product having a homogeneous texture and a viscosity of 323 seconds. Concentrated up to 34% total solids, the product is satisfactory and exhibits a homogeneous texture and a viscosity exceeding just over 450 seconds. Neither clot formation occurs.
As is clear from the above examples, by using milk solids treated by cation exchange whose calcium / phosphorus ratio has been lowered to a value lower than those specifically mentioned above, it is possible to use slightly smaller proportions of cation exchange treated milk solids relative to the total milk solids in the mixture.
As previously indicated, the treatment of whole or skimmed milk with the exchange material can lead to a treated milk in which the calcium / phosphorus ratio can range from 0.15 to 0.75 approximately, and from 0.25 to 5% of cation exchange treated milk solids relative to the total solids can be used.
In the preparation of sweetened, whole or skimmed condensed milk, it is sometimes desirable to give the product a thin or low viscosity consistency at the time of manufacture. By current manufacturing processes, the desired consistency can be achieved, but thickening occurs after manufacture, in boxes or containers during storage or on the shelves of retail stores, this thickening being accentuated in hot seasons. of the year or in tropical or semi-tropical countries. This thickening is further aggravated in the case of sweetened condensed skim milk.
By incorporating the solid milk constituents of a low calcium / phosphorus ratio cation exchange treated milk, in the proportions suitable to provide between 0.25 and 5% of milk solids relative to the total milk solids present in the product, it is observed that it is possible to reduce the initial viscosity of the finished product and that the moment when an excessive viscosity managed by thickening is reached, is delayed,
thus making the product suitable for sale during greatly increased periods. It is also possible, if desired, to give the product by evaporation a higher content of milk solids without reaching exaggerated viscosities. The solid milk constituents are incorporated before or during the preheating which takes place to a temperature of at least 65 C. Depending on the moment when they are added, the form of the solid milk constituents can be either that of milk, whole or skimmed, either that of evaporated milk, or. and finally that of dry milk solids.
In the preparation of milk. The solid constituents of a cation exchange treated milk with a low calcium / phosphorus ratio are also valuable in controlling viscosity and preventing instability. In this case, sucrose is added to the skimmed milk, for example 100 kg of sugar for 1400 kc of skimmed milk.
The sweetened skim milk is then preheated to 65 C or higher, held for ten to fifteen minutes at this temperature and then evaporated in vacuum at a temperature below 60 C to a total solids content of 58 to 600. /0 La. milk solids content being of the order of 30 to 351 / o. This condensed product is then cooled slowly with stirring and kept at. low temperature for 24 to 48 hours, most of the lactose then crystallized out.
In this preparation, one of the difficulties encountered is that which arises from the high viscosity of the sweetened evaporated skim milk, which hinders the crystallization and separation of lactose. In addition, it is desirable to use a temperature above 65 ° C. during preheating to ensure better pasteurization, so that the lactose-free product exhibits better preservation qualities and that its use offers better guarantees of safety. food preparation.
In prior processes, the use of temperatures above 65 ° C resulted in excessive thickening or too high viscosity in the product, and possibly clot formation. By adding, prior to preheating, appropriate proportions of solid constituents of a cation exchanged milk as described above, preferably in the form of skimmed milk or its solid extract, to provide 0.25 to 51 / o of the total milk solids present in the product, then by continuing the operation as already described, a much lower viscosity is ensured of the sweetened condensed product,
which greatly facilitates the crystallization and separation of lactose. In addition, it is possible to use a significantly higher preheating temperature, either of the order of 84 to 93 C, or to concentrate to a higher total solids content while obtaining in the product sweet condensed viscosity allowing crystallization and easy separation of lactose, without risk of curdling.
Throughout the foregoing description, reference has been made to the calcitun / phosphorus ratio in the solids of cation-exchanged milk as an indication of the effects resulting from the treatment with the exchange material, but it is understood that this is not the only result nor the only one which is effective in ensuring the stabilizing action aimed at by the invention. It seems in fact that this treatment results in other effects to which is due at least in part the stabilizing effect described in the above.
This seems to be evident, to some degree at least, from the fact that the cal-chem / phosphorus ratio in the final stable product is frequently within the normal range for untreated milk, which is unstable when it is. subjected to the heat treatment occurring in the process described above.