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Verfahren zur Sterilisierung von Milch durch fraktionierte Sterilisierung
Die Verfahren zum Sterilisieren von Milch haben im Laufe der letzten Jahre in den
meisten hochentwickelten Ländern immer mehr an Bedeutung gewonnen. Die Milchindustrie
hat sich diesen Verfahren unter anderem deshalb zugewandt, weil dem Verbraucher
durch die Pasteurisierverfahren der Molkereien und Milchausgabestellen nur selten
vollständige Keimfreiheit ohne Geschmackseinbuße gewährleistet wird.
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Da Milch einerseits ein hochqualifiziertes Lebensmittel ist, dessen
Verbrauch ständig im Steigen ist, und andererseits es Länder gibt, die einen überschuß
an Milch produzieren, ist es prinzipiell notwendig geworden, nicht nur die Genießbarkeit
der Milch ständig zu verbessern, sondern auch durch ständig verbesserte Sterilisierungsverfahren
eine einwandfreie Milchkonserve zu schaffen.
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Selbstverständlich gibt es viele Sterilisierungsverfahren für Milch,
doch haben alle den wesentlichen Nachteil, daß das Endprodukt organoleptische Eigenschaften
besitzt, die von dem Frischprodukt völlig verschieden sind-.
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Wenn es auch bekannt ist, Milch fraktioniert zu sterilisieren, d.
h. auf 100 oder über 100° C unter zwischenzeitlicher Abkühlung zu erhitzen, so ist
weder über die Dauer der Abkühlung noch über die Temperaturhöhe etwas ausgesagt,
auf die kurze Zeit erhitzt wird. Nur das in den engen Grenzen Bekennzeichnete Verfahren
nach der Erfindung führt zu Erzeugnissen, die den Anforderungen an Geschmack, Geruch
und Farbe entsprechen und die sich zu entsprechender Kondensmilch oder Trockenmilch
mit den gleichen organoleptischen Vorteilen verarbeiten lassen.
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Das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung ermöglicht es, eine
»sterile Milch« herzustellen, die den Laboratoriumsuntersuchungen nicht nur hinsichtlich
Sterilität, sondern auch bezüglich Qualität vollkommen -entspricht. Dieses Verfahren
ergibt Milch, die einerseits frei ist vom Tuberkelbazillus und von anderen pathogenen
Keimen und bei der anderseits alle natürlichen Eigenschaften der Frischmilch erhalten
bleiben, sowohl was die Zusammensetzung als auch den organoleptischen Charakter
anbelangt.
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Das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung ist nachstehend unter
Bezugnahme auf die Herstellung von Vollmilch beschrieben, doch liegt es auf der
Hand, daß auch alle sonstigen Milcherzeugnisse mit dem gleichen oder einem ähnlichen
Verfahren hergestellt werden können, und zwar dadurch, daß man in dem Arbeitsprozeß
die zur Erzeugung der verschiedenen Milcharten erforderlichen Änderungen vornimmt.
Zum leichteren Verständnis des Verfahrens wird auf die Zeichnung Bezug genommen,
in der in einer beispielsweisen Ausführungsform eine Anlage für den Arbeitsprozeß
samt den hierzu notwendigen Vorrichtungen dargestellt ist, wobei diese jedoch nach
Bedarf abgeändert werden kann.
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A. Die Reihenfolge der Vorgänge nach dem erfindungsgemäßen Verfahren
zur Gewinnung von steriler Milch, gegebenenfalls in Flaschen oder Dosen in konzentriertem
(eingedicktem) Zustand, ist folgende: 1. Auswahl und Sammlung von Frischmilch mit
organoleptischen Eigenschaften, die den Vorschriften der Lebensmittelgesetze entsprechen;
2. Sammlung und Lagerung der Rohmilch; 3. Vorwärmen der Rohmilch; 4. Überhitzen
der vorgewärmten Rohmilch; 5. Kühlen der überhitzten Milch; 6. Konzentrieren unter
Hochvakuum in dünner Schicht; 7. Überhitzen des Konzentrats; B. Kühlen des Konzentrats;
9. Heißbehandeln des Konzentrats; 10. Kühlen der heiß behandelten Milch; 11. Homogenisieren;
12. Samineln und Lagern der sterilen Milch; 13. Gegebenenfalls Abfüllen in vorsterilisierte
Behälter (Flaschen oder Dosen).
B. Zur Gewinnung von gegebenenfalls
in Flaschen abgefüllter steriler Milch im natürlichen flüssigen Zustand werden dieselben
Vorgänge wie im vorstehend beschriebenen Prozeß A vorgenommen, wobei aber die Konzentration
in dünner Schicht unter hohem Vakuum und das Abfüllen der sterilen Milch in vorsterilisierte
Behälter (Flaschen oder Dosen) entfallen. -C. Zur Gewinnung von_pulverförmiger steriler
Milch durch »Kaltsublimation« unter Hochvakuum werden die folgenden Vorgänge ausgeführt-1
. Dieselben Vorgänge wie zur Erzeugung von steriler Milch in konzentriertem Zustand;
2. Gefrierenlassen des sterilen Konzentrats; 3. Kaltsublimation (Gefriertrocknung)
des so behandelten sterilen Konzentrats unter sehr hohem Vakuum, und zwar gemäß
einem Verfahren, das den Gegenstand einer anderen Erfindung bildet.
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Die genannten Arbeitsprozesse A, B und C des erfindungsgemäßen Verfahrens
können mit Hilfe der in der Zeichnung schematisch dargestellten Anlage ausgeführt
werden.
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Diese Anlage, die zur Gewinnung von gegebenenfalls "in Flaschen oder
Dosen abgefüllter steriler Milch in konzentriertem Zustand dient, muß den folgenden
Voraussetzungen entsprechen: Alle Bauteile und Bestandteile, die mit Milch in Berührung
kommen, müssen aus einem speziellen Nickel-Chrom-Molybdän-Stahl hergestellt sein,
leicht zerlegbar, waschbar und - mit einem starken Strahl überhitzten Dampfes sterilisierbar
sein.
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Zu A. Die frische Rohmilch wird in einem Doppelmantelbehälter 1 gesammelt
und hier mit Hilfe eines Motors 2 unter schwachem Rühren bei einer Temperatur von
5 bis 7° C gehaltpn.'Diese Temperatur bleibt fast konstant, weil in dem Doppelmantel
des Behälters Wasser zirkuliert, das sich oberhalb des Gefrierpunktes befindet.
Wenn In dem 'Vorratsbehälter die für den Beginn des Sterilisationsprozesses
erforderliche Milchmenge zusammengekommen ist, wird die Milch mit Hilfe einer geeigneten
Pumpe 3 in einen vorgewärmten Autoklav 4 geleitet und dort bei einer Temperatur
von 90 bis 92° C während 40 Minuten mit Hilfe des Motors 5 unter leichtem Rühren
gehalten. Der vorgewärmte Autoklav ist zum Zweck der Einstellung des, Behälterinnern
auf die genannte Temperatur mit einem Dampfmantel ausgestattet.
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Zur Vervollständigung des Vorwärmvorganges wird ,die Milch mit Hilfe
einer zweiten Pumpe 6 dem ersten *,Sterilisationsrohrautoklav 7 zugeführt, wo sie
4 bis 5 Sekunden auf 131 bis 135° C überhitzt wird. Der Autoklav 7 besitzt eine
Rohrschlange, durch die Milch in. der angegebenen Zeit. hindurchströmt. Die Autoklavkammer
muß so ausgeführt sein, daß der Dampf unter einem Druck eintreten kann, wie er beim
überhitzen der Milch in der Schlange auf die genannte Temperatur entsteht. - Aus
diesem Autoklav wird wieder mittels der Pumpe 6 die Milch in eine Kühlschlange 8
geleitet, die in einen kaltes Wasser enthaltenden Behälter taucht; in dieser Schlange
wird die Temperatur der Milch auf 35 bis 40° C herabgesetzt.
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Mit Hilfe einer weiteren Pumpe 9 wird die so gekühlte Milch in die
Anlage 10 zur Konzentration in dünner Schicht unter hohem Vakuum geschickt, in welcher
Anlage die Milch in einem Verhältnis von mindestens 1 : 2 und höchstens 1: 3 konzentriert
wird. Die- Temperatur dieser Milchkonzentrationsstufe darf 35 bis 40° C nicht:überschreiten.
Dies wird durch Verwendung einer Hochvakuumanlage zur Konzentration in dünner Schicht
der jetzt allgemein gebräuchlichen Art erreicht. Mit Hilfe einer weiteren Pumpe
11 wird die konzentrierte Milch einem Sterilisationsautoklav 12 zugeleitet, der
dem vorstehend beschriebenen gleich ist, worin die Milch wieder 4 bis 5 Sekunden
auf 131 bis 135° C überhitzt wird.
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Mit Hilfe derselben Pumpe 11 wird das Konzentrat, das so einem
neuen Stabilisationsvorgang unterworfen wurde, in die Schlange eines Kühlbehälters
13 geleitet, worin seine Temperatur auf 90° C herabgesetzt wird, wobei die Größe
des Behälters, der das zirkulierende kalte Wasser enthält, und die Größe der Schlange
so bemessen sind, daß die Temperatur tatsächlich auf den angegebenen Wert abgesenkt
werden kann.
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Vom Kühlbehälter 13 wird die 90°C warme Milch einem dem Vorwärmautokläv
4-gleichen,Autoklav 14 zugeleitet, in welchem die Milch unter langsamem Rühren mit
Hilfe des Motors 15 10 Minuten bei der Temperatur -von 901 C warm behandelt
(konserviert) wird.
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Nach Abschluß dieses Konservierungsprozesses wird -die Milch mit Hilfe
einer- Pumpe 16 durch die Schlange in einem weiteren Kühlbehälter 17; der gleich
dem oben -beschriebenen ist, hindurehströmen gelassen, worin sie weiter auf 20 bis
25° C gekühlt wird.
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Aus dieser Kühlschlange Wird die Milch einer Homogenisierungsanlage
18 -gebräuchlicher Art zugeführt.
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Die homogenisierte Milch wird dann in einen Vorratsbehälter 19 geleitet,
der - wie der eingangs -beschriebene Behälter 1 eingerichtet ist, und- wird
darin :unter langsamem Rühren mit Hilfe eines Motors 20 bei einer Temperatur von
5 bis 7° C- gehalten.
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Die so gewonnene sterile Milch kann dann der Flaschen- oder -Dosenabfüllanlage
zugeführt -werden, wo sie in vorher sterilisierte Behälter abgefüllt wird.
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Es ist zu beachten, daß * die Flaschenabfüllanlage so eingerichtet
sein soll, daß das Herabtropfen von den Füllhähnen vermieden wird,- und daß die
Anordnung zum Verschließen der Behälter so in die Abfüllanlage eingebaut wird,-
daß die -Behälter mit dem geringsten Zeitaufwand verschlossen werden können.
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Es ist klar, daß der beschriebene Arbeitsprozeß -kontinuierlich ist-
und zur Verarbeitung großer Milchmengen bestimmt ist, wobei die Größe der hier geschilderten
-Anlage je nach -der durchzusetzenden Menge variiert werden kann: Zu B. Das gegebenenfalls
sich anschließende Verfahren zur Gewinnung von in Flaschen oder Dosen abgefüllter
steriler Milch in flüssigem (nicht eingedicktem) Zustand ist dasselbe, wie es zur
-Gewinnung von konzentrierter steriler Milch beschrieben -ist, wobei lediglich die
Phase der Konzentration im Hochvakuum in dünner Schicht, die -gemäß der Zeichnung
in der als 10 bezeichneten Eindickanlage stattfindet, weggelassen wird: Zu C. Die
Anfangsstufen--des Verfahrens zur Herstellung von pulverförmiger steriler Milch
durch Kaltsublimation (Gefriertrocknung) unter sehr hohem Vakuum sind genau dieselben,
wie die zur Gewinnung von konzentrierter steriler Milch- beschriebenen, -und zwar
bis zu dem beim Prozeß A, Punkt 13 beschrie-Denen Sammeln und möglichen-Abfüllen
in-Behälter.
Das sterile Konzentrat wird nun in vorsterilisierte
Behälter von geeigneter Gestalt, Größe und Wandisolation umgefüllt und in eine Kühlzelle
gebracht, worin es auf eine Temperatur von -30 bis -45° C abgekühlt wird. Auf diese
Behandlung folgt der Vorgang der »Kaltsublimation« unter sehr hohem Vakuum, wodurch
das ganze noch im Produkt enthaltene Wasser beseitigt wird. Zu diesem Zweck wird
das Produkt in die Gefriertrockenanlage gebracht, in welcher ein sehr hohes Vakuum,
und zwar in der Größenordnung von 0,1 bis 0,001 mm Hg aufrechterhalten wird. Am
Ende dieses Vorganges hat das Produkt eine Durchschnittstemperatur von 25° C und
eine restliche Feuchtigkeit von 0,5 bis nicht mehr als 4 °/o, wie dies in einem
früheren Patent des gleichen Erfinders beschrieben worden ist. Die Behälter mit
dem Trockenprodukt werden dann sorgfältig unter Vakuum verschlossen.
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Die unter diesen Bedingungen gewonnene trockene sterile Milch hält
sich nahezu unbegrenzt, und Versuche, die mit 3 Jahren alten Proben durchgeführt
wurden, haben gezeigt, daß durch Zusatz von Wasser bis zur Erreichung des Verhältnisses
in Frischmilch oder Frischmilchprodukten ein Milchprodukt erhalten wird, daß der
natürlichen Milch in allen natürlichen und organoleptischen Eigenschaften, und zwar
sowohl im Geschmack, Geruch und Farbe als auch hinsichtlich der Nährstoffe, vollständig
gleicht.