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Verfahren zum Sterilisieren vorerhitzter, eingedickter Milch in Dosen
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Sterilisierung vorerhitzter, eingedickter
Milch oder ähnlicher Produkte in Dosen.
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Es ist bekannt, die Sterilisierung durch Erhitzung von etwa 116° C
über eine Zeitdauer vorzunehmen, welche ausreicht, um im wesentlichen alle in der
Milch vorhandenen schädlichen Bakterien abzutöten.
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Es ist ferner bekannt, daß die Eigenschaft der Milch, durch ausgedehnte
Erhitzung nicht nachteilig beeinflußt zu werden, von einer Mehrzahl von Faktoren
abhängt, wie z. B. von der Art des Milchviehs, dem Viehfutter, der Jahreszeit u.
dgl. Ist die Milch gegenüber Erhitzung empfindlich, so erhält sie bei ausgedehnter
Erhitzung eine dunklere Farbe, verändert ihren Geschmack und verliert an Lagerfähigkeit.
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Es ist ferner bekannt, daß die Abtötungszeit der schädlichen Bakterien
von der Sterilisationstemperatur abhängig ist.
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Bei einer Sterilisierungstemperatur von etwa 104°C benötigt man eine.
Sterilisierungszeit von mehreren Stunden, bei einer Sterilisierungstemperatur von
etwa 118° C eine Sterilisierungszeit von etwa 15 Minuten und bei einer Sterilisierungstemperatur
von etwa 127°C eine Sterilisierungszeit von etwa 2 Minuten.
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Nimmt man die Sterilisierung während kurzer Zeit bei hoher Temperatur
vor, so gewinnt man den Vorteil geringerer Sterilisierungskosten und überdies noch
den Vorteil, daß die Milch ihre natürliche Farbe beibehält und ihren Geschmack nicht
verändert.
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Bei den bekannten Hochtemperatur-Kurzzeit-Sterilisierungsverfahren
wird die Milch zunächst auf eine Temperatur von 93 bis 99°C vorerhitzt. Danach werden
die mit der Milch gefüllten Dosen, die eine Temperatur von 93 bis 99° C haben, in
ein Medium gebracht, das eine Temperatur von 118 bis 121°C aufweist. In diesem Medium
steigt die Temperatur der Metalloberfläche der Dosen unmittelbar auf die Temperatur
des Mediums, also auf 118 bis 121' C. Dadurch kann die in der Dose befindliche Milch
an der Innenwand der Dose anbrennen. Es schlagen sich dann nicht fette Milchbestandteile
an der Doseninnenwand nieder und kleben dort fest. Die Folge ist eine Änderung der
Zusammensetzung der nicht angebrannten Milch, insbesondere eine Änderung ihres Geschmacks.
Auch wenn kein ausgeprägtes Anbrennen auftritt. sondern sich überhaupt nur ein Niederschlag
auf der Doseninnenwand bildet, treten Geschmacksänderungen ein.
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Es ist bekannt, dieses Anbrennen oder Niederschlagen zu verhindern,
wenn man dafür sorgt, daß die Temperatur der Dose, d. h. die Temperatur des umgebenden
Mediums um nicht mehr als 18° C bei nicht sehr hitzeempfindlicher Milch und um nicht
mehr als 14° C bei besonders hitzeempfindlicher Milch überschreitet. Die laufende
Überwachung dieser maximal zulässigen Temperaturdifferenz erfordert einen beträchtlichen
Aufwand und verlängert das Sterilisierungsverfahren. Wegen der Verlängerung des
Sterilisierungsverfahrens wird die Milch nun aber dunkler und verändert ihren Geschmack.
Die Vorteile der Hochtemperatur-Kurzzeit-Sterilisierung gehen also verloren.
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Danach sollte das Hochtemperatur-Kurzzeit-Sterilisierungsverfahren
am günstigsten sein, weil durch dieses Verfahren Geschmack und Farbe der Milch kaum
beeinflußt werden. Nach dem Hochtemperatur-Kurzzeit-Verfahren sterilisierte Milch
neigt jedoch dazu, eine besonders leichtflüssige Beschaffenheit anzunehmen, und
verliert an Lagerfähigkeit. Ferner führt dieses Verfahren dazu, daß sich in der
Dose die Milch in Zeitphasen aufteilt, eine Serumphase und eine Fettphase, die übereinanderliegen.
Bei der Lagerung tritt auch häufig eine Gelatinierung der Milch ein.
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Es ist bekannt, diese Mängel an Lagerfähigkeit dadurch zu vermeiden,
daß man die Viskosität der Milch durch eine Vorerhitzung vor der Sterilisierung
erhöht. Man wählt zur Vorerhitzung eine Temperatur, die die schädlichen Bakterien
in der Milch praktisch nicht schädigt, es sei denn, man führt die Vorerhitzung
sehr
lange durch, was dann aber wiederum eine Erhöhung der Kosten und eine Beeinträchtigung
von Farbe und Geschmack der Milch zur Folge hat.
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Aufgabe der Erfindung ist es, ein Sterilisierungsverfahren für vorerhitzte
und eingedickte Milch anzugeben. welches mit geringem Kostenaufwand durchführbar
ist und Farbe und Geschmack der Milch nicht beeinträchtigt. Grundsätzlich wird dabei
im Rahmen der Erfindung das Hochtemperatur-Kurzzeit-Sterilisierungsverfahren angewendet,
wobei man auf die obengenannten maximal zulässigen Temperaturdifferenzen zwischen
Erhitzungsmedium und zu erhitzender Milch achtet, um ein Anbrennen oder ein Niederschlagen
von Milchbestandteilen an der Doseninnenwand zu vermeiden.
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Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß die
vorerhitzten Dosen in eine erste Druckdampfatmosphäre von einer Temperatur von 113
bis 119° C eingebracht werden, wobei die in der Vorerhitzungsstufe herrschende Temperatur
nicht mehr als 14 bis 19° C niedriger liegt als die Temperatur der ersten Druckatmosphäre,
daß die Dosen dann in eine zweite Druckatmosphäre eingebracht werden, deren Temperatur
um 14 bis 18° C höher liegt als die Temperatur der ersten Druckdampfatmosphäre,
und daß die Verweilzeiten in den Druckdampfatmosphären so gewählt werden, daß eine
Sterilisierung der eingedickten Milch bzw. der milchähnlichen Produkte gewährleistet
ist, wonach die Dosen auf Raumtemperatur abgekühlt werden.
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In der ersten Druckdampfatmosphäre erfolgen eine Viskositätssteigerung
und eine teilweise Sterilisierung der Milch bei einer relativ niedrigen Temperatur
und in der zweiten Druckdampfatmosphäre die Endsterilisierung der Milch bei einer
relativ hohen Temperatur innerhalb sehr kurzer Zeit.
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Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird ein hochviskoses, steriles
Produkt in verhältnismäßig sehr kurzer Zeit gewonnen, das ausgezeichnet lagerfähig
ist.
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Um eine eingedickte Milch mit einer normalen Zusammensetzung von 25,85
"'o nicht fetten Festbestandteilen, 7,9 % Fett, also mit 33,75 % Festbestandteilen
insgesamt, wobei diese Festbestandteile ein Minimum von 33,5 °.`o nicht unterschreiten
dürfen, zu erhalten, die sich durch ein Optimum an Farbe und Geschmack ohne Einbrennen
auszeichnet, hat es sich als verfahrensmäßig vorteilhaft herausgestellt, daß die
erste Druckdampfatmosphäre eine Temperatur von etwa 115 bis 116°C aufweist und die
Verweilzeit der Dosen in ihr etwa 2,35 Minuten beträgt. Ferner soll dazu die zweite
Druckdampfatmosphäre eine Temperatur von etwa 128 bis 129°C aufweisen und die Verweilzeit
der Dosen in ihr etwa 2,35 Minuten betragen.
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Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden
Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Hinweis auf die Zeichnung.
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Die eingedoste, eingedickte Milch oder ein anderes Milch enthaltendes
Produkt 10 hat etwa 10° C, ehe der Sterilisierungsprozeß beginnt. Die einzelnen
Dosen werden kontinuierlich durch eine Einheit und in die nächste Einheit bewegt.
Während dieser Bewegung erfolgt die Hitzebehandlung. Die Dosen werden zunächst in
einen Wasserbadvorerhitzer 11 verbracht, welcher mehrere Hitzezonen im Bereich von
49 bis 100° C aufweist. Das im Vorerhitzer 11 enthaltene Wasser wird bei Atmosphärendruck
verdampft. Die höchste Wassertemperatur ist somit 100°C. Die Verweilzeit der Dosen
in dem Vorerhitzer 11 ist 6 bis 8 Minuten. Im Verlauf dieser Zeit steigt die Temperatur
auf etwa 99° C.
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Die auf diese Temperatur erhitzten Milchdosen 12
werden sodann
in einen Sterilisator 13 verbracht, in welchem Druckdampf einer Temperatur von 113
bis 116°C vorhanden ist. Die Temperaturdifferenz zwischen dem Vorerhitzer 11 und
dem Sterilisator 13
wird so eingestellt, daß ein Anbrennen der Milch, sei
diese hoch- oder niederhitzeempfindlich, verhindert wird. Eine Milchdose passiert
den Sterilisator 13
im Verlauf von etwa 2,35 Minuten. Nach Ablauf dieser Zeit
steigt die Temperatur auf etwa 115° C. Der im Sterilisator 13 vorhandene Dampf einer
Temperatur von 116° C bewirkt eine Teilsterilisierung der Milch. Der Sterilisierwert
dieser Milch im Sterilisator 13 entspricht etwa dem Wert 0,8, wobei der insgesamt
geforderte Sterilisierwert des Endproduktes etwa 4,7 betragen soll und beträgt.
Es wird darauf gesehen, daß im Sterilisator 13 ein Ansteigen der Viskosität der
Milch erfolgt.
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Der Sterilisierwert F, ist dabei bekanntlich definiert durch folgende
Beziehung zu der Verweilzeit m im Sterilisator und der Temperatur T, gemessen in
'F:
Die Milch 14 einer Temperatur von 115°C gelangt in den zweiten oder Endsterilisator
15, in welchem Dampf einer Temperatur von 127 bis 129° C vorhanden ist. Die Temperaturdifferenz
zwischen dem Sterilisator 13 und dem Sterilisator 15 kann entsprechend eingestellt
werden, um ein Anbrennen der Milch an den Innenwandungen der Dosen zu verhindern.
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Die Verweilzeit der Milch im Sterilisator 15 ist 2,35 Minuten.
Diese Zeit reicht aus, um den insgesamt geforderten Sterilisierwert von 4,7 zu gewinnen.
Auch im Sterilisator 15 wird man dafür sorgen, daß die Viskosität der Milch zunimmt.
Die Verfahrenszeiten und Temperaturen sind so gewählt, daß der zweite Sterilisator
den ersten ergänzt und die Milch im zweiten Sterilisator eine Viskosität der gewünschten
Höhe erreicht. Nach 2,35 Minuten langem Verweilen im Sterilisator 15 hat die Milchtemperatur
etwa 128° C erreicht.
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Die Milch 16 einer Temperatur von 128° C gelangt sodann in den offenen
Wasserbadkühler 17, welcher Wasser einer Temperatur von 49 bis 2l,1° C enthält.
Die Verweilzeit der Milch im Kühler 17 ist etwa 7,5 Minuten. Im Verlauf dieser Zeit
wird die Temperatur der Milch auf Zimmertemperatur oder annähernd 37,8° C herabgesetzt.
Das Endprodukt ist eine handelüblich sterilisierte Milch 18, die entnommen und dem
Verbraucher zugeführt wird.