DE1692317A1

DE1692317A1 - Verfahren zur Behandlung fluessiger Molke

Info

Publication number: DE1692317A1
Application number: DE19671692317
Authority: DE
Inventors: Francis Leo Harry
Original assignee: Foremost Dairies Inc
Current assignee: Foremost Dairies Inc
Priority date: 1966-04-14
Filing date: 1967-04-11
Publication date: 1971-07-29
Also published as: CH480804A; US3447930A; NL6705296A; BE696862A; FR1519209A; GB1155654A

Description

Ul 22 772/67 12/lYlö

Foremost Dairies, Inc.

San Franzisco, Kalifornien (V.St«A.)

Verfahren zur Behandlung flüssiger Molke.

Die Erfindung bezieht sich allgemein auf die Herstellung von Molkefeststoffe enthaltenden Erzeugnissen und auf Verfahren zu ihrer Herstellung«

Es ist bekannt, daß flüssige Molke, die mit verschiedenen Herstellungsverfahren erzeugt uiird, wertvolle Nahrungsmittelbestandteile enthält. Die Verarbeitung solcher flüssiger Molke zu eßbaren Nahrungsmittelprodukten führt zu einer Anzahl von Problemen. Der Mineralsalzgehalt ist höher, als es für gewöhnliche Nahrungsmittelprodukte erwünscht ist, und er führt zu unerwünschten Geschmackscharakteristiken. Wenn solche Molken teilweise laktosefrei gemacht sind, können sie für die Ernährung schädliche SaIz mengen von einwertigen Kationen enthalten, insbesondere, wenn sie in sonst erwünschten Mengen in Nahrungsmitteln verwendet werden. lUenn versucht wird, den Mineralsalz-

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gehalt durch übliche Verfahren herabzusetzen, beispielsweise durch Ionenaustauschharze oder durch Elektrodialyse, ergeben sich verschiedene Schwierigkeiten* Ionenaustauschharzsäulen haben das Bestreben, mit unlöslichen ausgeschiedenen bzw. ausgefälltem Protein v/erstopft zu werden. Dies erfordert ein oftmaliges Stillsetzen zum Reinigen, wodurch die Betriebskosten in großem Ausmaß erhöht werden. Elektro- ^ dialyse ist bisher bei niedrigerhitzten Molken angewendet worden und sie wurde bei mittel - oder hocherhitzten Molken als unanwendbar angesehen , und zwar zufolge wan Schwierigkeiten, die sich durch die vorhandenen Mengen denaturierten Proteins.ergaben. Erzeugungeines hocherhitzten lYlolkeprodukts durch Elektrodialyse erforderte eine Wärmebehandlung für die Denaturierung von krotein," welche einer Elektrodialyse won niedrigerhitzter Ololke folgte. Elektrodialyse führt gleichfalls zu Schwierigkeiten, u/enn sie bei Rohmolke oder bei [ilolkekonzentrat angewendet wird. An-Wendung der Elektrodialyse bei einem IKlolkekonzentrat erfordert eine größere Kapazität für eine gegebene Elektrodialyseausrüstung, erfordert jedoch eine Einrichtung zum Steuern der Viskosität und des Bestrebens der Gelbildung. Anwendung der Elektrodialyse bei flüssiger Molke ohne worherige Konzentration führt zu dem Bestreben, die Probleme der Viskosität und der Gelbildung auf ein Pflinimuin herabzusetzen, jedoch wird, wie oben angegeben, die Kapazität durch die niedrige Konzentration von Feststoffen in der

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Rahmolke begrenzt, insbesondere zufolge des großen Uolumens an Flüssigkeit, welches durch die Elektrodialyseausrüstung hindurchgeführt werden muß, und zufolge der verhältnismäßig niedrigen Leitfähigkeit der unkonzen.trie.rten Wolke.

In der schwebenden Patentanmeldung F 49 931 IVa/53e worn 12. August 1966 (USA-Anmeldung Serial Nr. 480 068 ν. 16.8.65) ist ein füolkebehandlungsverf ahren beschrieben, bei uielchem Laktose von der Wolke vor der Entminerali- A

sierung entfernt uiird, wonach das sich ergebende teilweise laktosefreie lYlolkekanzentrat durch Elektrodialyse entmineralisiert wird. Es ist gefunden tuo£den, daß ein sol- . ches Verfahren sowohl bei hocherhitzter als auch bei niedrigerhitzer molfce angewendet werden kann. Jedoch gibt es einige Fälle, in denen es erwünscht ist, Elektrodialyse ^s beider flüssigen molke vor Entfernung der Laktose anzuwenden, beispielsweise dort, wo es erwünscht ist, die Elektrodialyse an oder nahe der fflolkequelle durchzuführen, wobei die Entfernung der '-aktose^an einer getrennten und an einem entfernten Ort angeordneten Anlage erfolgen soll.

Oben ist Bezug genommen auf niedrigerhitzte, mittelerhitzte und hocherhitzte molken. Diese Bezeichnungen beziehen sich auf das Ausmaß, in welchen durch Wärme denaturierbares Hilolkeprotein durch Wärmebehandlung denaturiert ist. Der vuarniedenaturierbare Anteil der Wolke beträgt etuia 55 % des gesamten Wlolkeproteins. Wärmebehandlung kann Temperaturen im Bereich von etwa 60°C bis 127° C

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(140 bis 260 F) oder höher für verschiedene wirksame
Haltezeiten bzw. Verweilzeiten umfassen. Eine niedrigerhitzte Molke kann als eine Molke bezeichnet ujerden, bei welcher nicht mehr als etwa 20 % ihres durch U/arme denatu'rierbaren Proteins in denaturierter Form vorhanden ist. In
anderen U/orten ausgedrückt, ist sie eine Molke, in welcher keine wesentliche Proteindenaturierung durch.""Wärmebehandlung, aufgetreten ist. UJenn es gewünscht wird,
während der Verarbeitungfsolcher Molke Niedrigerhitzungscharakteristiken beizubehalten, muß l/orsorge getroffen werden, eine Erhitzung auf solche Temperaturen und während solcher Haltezeiten zu v/erhindern, daß mehr als etwa 20 % des durch Wärme denaturierbaren Proteins denaturiert werden kann. Beispielsweise kann die Molke auf eine Temperatur von 74 C (165 F) erhitzt und während 15 bis 30 Sekunden auf dieser Temperatur gehalten werden, oder sie kann bei einer niedrigeren Temperatur (beispielsweise 54 bis 74°C bzw. 130 bis 165° F) und während eines 15 bis 30 Sekunden überschreitenden Zeitraumes behandelt werden, jedoch wiederum ohne wesentliche Denaturierung des Proteins« Wird angenommen, daß die Wärmebehandlung vor der Konzentration durch Verdampfung angewendet wird, erfordert das Beibehalten ' von Niedrigerhitzungscharakteristiken ein Verdampfungsverfahren, welches selbst oder in Verbindung mit einer Vorerhitzung keine wesentliche Denaturierung des Proteins hervorruft. Demgemäß kann ein Hochgeschwindigkeitsverdampfer mit Ab-

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ujärtszug und mehrfacher Einu/irkung bzw. mehrerer Stufen nach Peeble (USA-Patentschrift 2 090 985) verwendet werden, wobei bei der ersten Einwirkung eine Hflanteltemperatur won etwa 74 C (entsprechend einer Molketemperatur von 68,5 C entsprechend 155 F) oder weniger vorhanden ist, wobei die Verweilzeit bei den.verschiedenen Einwirkungen oder Stufen derart ist, daß eine beträchtliche Denaturierung des Ρτο·?· teins verhindert ist„ Vergleichbare Ergebnisse können λ

unter Verwendung eines Vakuumverdampfers mit Aufwärtszug erhalten werden, vorausgesetzt, daß die Anzahl der Einwirkungen begrenzt ist, um wesentliche DenatuEierung zu verhindern. Eine hocherhitzte molke kann als eine Molke definiert werden, bei welcher etwa 80 % oder mehr ihres durch Wärme denaturierbaren Proteins in denaturierter Form vorhanden ist. Beispielsweise kann eine hocherhitzte Wolke erzeugt werden, indem sie auf Temperaturen in der Größenordnung von 82 bis 127 ° C (l8Q bis 260° F) oder höher

erhitzt wird, und zwar mit Verweilzeiten in der Größenordnung von einer Stunde bis 120 Sekunden. Eine .mittelerhitzte Molke ist eine zwischen einer niedrigerhitzten und einer hocherhitzten Wolke liegende Molke und bei ihr sind etwa 10 bis 80 % des denaturierbaren Proteins in denaturierter Form vorhanden.

In der Kindernahrungsmittelindustrie besteht ein Bedürfnis für ein Konzentrat oder ein trockenes Produkt, welches die Feststoffe von Molke enthält, jedoch bei verringer-

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tem Aschegehalt und Laktosegehalt, um Proteingehalte in der Größenordnung von 20 bis 30 % oder mehr zu schaffen. In vielen Fällen darf der Proteingehalt solcher Erzeugnisse nicht wesentlich denaturiert sein· Es ist weiterhin ein Bedarf vorhanden für ähnliche filolkeprodukte in der Eiscr.emeindustrie und anderen Nahrungsmittelindustrien, trotzdem in solchen Fällen der Proteingehalt in betrachtlichem

P Ausmaß denaturiert sein kann.

Allgemein besteht ein Zweck der Erfindung darin, ein neues l/erfahren für die Herstellung wertvoller Nahrungsmittelprodukte aus Molke zu schaffen.

Ein anderer Zweck der Erfindung besteht darin, ein Verfahren der genannten Art zu schaffen, welches bei der Verarbeitung von niedrigerhitzter Molke angewendet werden kann.

Ein anderer Zweck der Erfindung besteht darin, ein

fe Verfahren der genannten Art zu schaffen, mit welchem flüssiges ftlolkekonzentrat von mineralischen Stoffen befreit wird, wobei in nachfolgender Behandlung Laktose entfernt wird.

Ein anderer Zweck der Erfindung besteht darin, ein Verfahren der genannten Art zu schaffen, mit welchem kristal lasierte Laktose aus einem Konzentrat entfernt Uiird, nachdem eine beträchtliche Verringerung des Aschegehalts hervorgerufen worden ist.

Ein anderer Zweck der Erfindung besteht darin, ein Verfahren der genannten Art zu schaffen, melches der et

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ausgeführt werden kann, daß Erzeugnisse aus niedrigerhitzter, mittelerh'itzter oder hocherhitzter Wolke erzeugt werden·

Ein anderer Zuieck der Erfindung besteht darin, neue Hochproteinerzeugnisse zu schaffen, die sich aus dem Verfahren ergeben.

Uieitere Zwecke und Vorteile der Erfindung gehen aus der nachfolgenden Beschreibung hervor, in welcher die Erfindung an Hand der Zeichnung beispielsweise erläutert ist.

Fig. 1 ist ein Flußdiagramm des Verfahrens gemäß der Erfindung.

Fig_e 2 ist eine graphische Darstellung, in welcher das Verhältnis zwischen niedrigerhitzter, mittelerhitzter und hocherhitzter (Molke dargestellt ist.

Die als Materialquelle für das Verfahren gemäß der Erfindung verwendete Wolke ist eine niedrigerhitzte Molke, wie sie beispielsweise bei der Herstellung von Käse anfällt. f Sie kann beispielsweise Cheddarkäsemolke oder Landkäsemdke sein» Allgemein werden sogenannte süße Wolken bevorzugt,

trotzdem es möglich ist, saure Wolken zu verwenden. Typische süße Molken haben Wasserstoffionenkonzentrationen im Bereich eines pH-ÜJertes von 4,7 bis 6,Oo Typische saure ItIoI-ken können einen pH-Wert im Bereich von 3,9 bis 4,2 haben. Der Aschegehalt von Landkäsemolken kann in der Größenordnung von lü,0 bis 11,5 % (auf der Basis von trockenen Fest-

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stoffen), und der von Cheddarkäsemolken in einem Bereich von etu/a B, 5 bis 9,0 % liegen.

Gemäß dem Flußdiagramm der Fig. 1 uiird in der Stufe die flUssige Rohmolke konzentriert, beispielsweise durch Vorerhitzen der Wolke und durch Führen der Molke durch verschiedene Stufen oder Einwirkungen eines Vakuumverdampfers. Die Temperaturen und die Verweilzeiten sollen derart sein, " daß sich keine wesentliche Denaturierung des Proteins ergibt. Bei einem typischen Beispiel kann die Molke auf 68,5° C (155° F) erhitzt und umhrend eines Zeitraums in der₌ Größenordnung von 120 Sekunden auf dieser Temperatur gehalten und dann durch verschiedene Einwirkungsstufen eines Vakuumverdampfers hindurchgeführt werden, während welcher Zeit die temperatur der Molke 68,5 C nicht übersteigt. Das sich ergebende Konzentrat kann einen Feststoffgehalt im Bereich von 20. bis 30 % aufweisen. In der Stufe

»11 des Flußdiagramms der Fig. 1 wird der pH-Wert des Mol·· ι

kekonzenträts auf etwa 6,2 bis 6,4 eingestellt, indem eine zweckentsprechende Chemikalie eingeführt tuird, beispielsweise Kalk, Natriumhydroxyd oder Kaliumhydroxyd. Der tin·» stellung des pH-h'ertes der Molke folgt eine Klärung in der Stufe 12, beispielsweise durch Behandlung in einer zwec^J<*> entsprechenden Zentrifugalkläreinrichtung. Dies dient dazu» im wesentlichen unlösliches vorhandenes Material zu ent* fernen, insbesondere unlösliches Protein oder geronnene Bestandteile.

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In Fällen, in denen die lYlolke nach der Konzentration gelagert wird, wird sie nochmals auf β tu/a 43 bis 49 C (HD bis 120 F) erhitzt, bevor sie geklärt wird, um feine Laktosekristalle aufzulösen, die vorhanden sein können.

In der Stufe 13 wird das geklärte filolkekonzentrat der Elektrodialyse unterworfen. Die für diesen Zweck verwgndete Ausrüstung kann einen oder mehrere lilembranstapel· umfassen, ujobei die Molke gleichlaufend zu einem Ablaugen- " str„om durch Kanäle hindurch-fließt. Eine zweckentsprechende Ausrüstung dieser Art wird durch Ionics, Inc. hergestellt (vgl. USA-Patentschriften 2 730 768; 2 731 411 und 2 800 445). Vorteilhaft können das Elektrodialyseverfahren und die Elektrodialyseausrüstung yerweadet werden, die in der schwebenden Patentanmeldung Serial Nr. 404 658 uom 19. Oktober 1964 beschrieben sind.

Die Elektrodialyse sollte im Hinblick auf den pH-UJert und die Temperatur gesteuert werden, um eine Ausscheidung ' g von Protein oder eine Gelatinierung bzw. Gelbildung zu verhindern» lüenn angenommen wird, daß die in den Elektrodialysevorgang eintretende Wolke einen pH«UJert von 6,2 bis 6,4 hat, ist es erwünscht, die angelegte Spannung und den Strom zu steuern derfert, daß während der Elektrodialyse der pH-Ulert sich in einem Bereich von etwa 6,2 bis 4,7 ändert. Die der Elektrodialyse unterworfene Wolke, luelche die Ausrüstung verlaßt, kann—bei typischen Beispielen einen pH-ti/art im Bareich von 4,8 bis 5,2 habe.n₀ Die Elektrodialyse

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ίο -

wird fortgesetzt, um die gewünschte Herabsetzung des Aschegehalts zu erzeugen. Allgemein kann durch Elektrodialyse der Aschegehalt von etwa 15 bis 95 % verringert werden, wobei eine Verringerung von etwa "20 bis 90 % bevorzugt wird.

In der Stufe 14 wird das der Elektrodialyse unterworfene flüssige Material weiter konzentriert, und zu/ar vor der Entfernung eines Teiles seines Laktosegehalts. Die Konzentration kann durch Vakuumverdampfung auf von 40-bis 60 fo Feststoffe erfolgen, wonach es der Laktose in der "Stufe 15 ermöglicht wird, zu kristallisieren. Die Laktosekristalle werden in der Stufe 16 entfernt» Wird angenommen, daß es erwünscht ist, den Proteingehalt in unternaturierter bzw. nicht denaturierter Form aufrechtzuerhalten, wird während der Konzentration Vorsorge getroffen, um zu verhindern, daß Temperaturen höher als 68,5 C verwendet werden und um allgemein zu verhindern, daß solche Temperaturen und Verweilzeiten angewendet werden, durch welche eine beträchtliche Denaturierung hervorgerufen würde,, Die Kristallisation kann in irgendeiner geeigneten üblichen Kristal lisierungsausrüstung erfolgen, in welcher das Kanzentrat niedergeschlagen und allmählich gekühlt wird. Die Entfernung derLaktosakristalle kann durch übliche Verfahren erfolgen, beispielsweise durch hydraulische Trennung, Zentrifugieren oder durch Siebtrommeln.

Das flüssige Material aus der Stufe 16 ist ein b?i

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17 angedeutetes Konzentrat, welches als solches verwendet und verkauft u/erden kann. Jedoch Ist es in den meisten Fällen erwünscht, das flüssige fflaterlal aus der Stufe 16 einer weiteren Konzentration durch Vakuumverdampfung zu unterwerfen. Dies kann in den Stufen 18 oder 19 ausgeführt werden, die sich mit Bezug auf die Temperaturen und Haltezeiten bzw. Uerweilzeiten unterscheiden» durch welche demgemäß' in der Stufe 18 Niedrigerhitzungscharakteristiken ™ aufrechterhalten werden bzw. in der Stufe 19 ein hocherhitztes Konzentrat erhalten wird. Durch die Konzentration in den Stufen IB oder 19 kann ein Konzentrat erzeugt werden, welches 45 bis 65 /ά Feststoffe erhält, welches wiederum als Konzentrat 20 verwendet und verkauft werden kann oder einer Sprühtrocknung 21 unterworfen -werden kann, um ein diskretes sprühgetrocknetes Produkt 22 zu erzeugen.

DieSp'rühtrocknung kann durch Verwendung üblicher

Sprühtrocknungsausrüstung durchgeführt werden, in welcher ä das flüssige Konzentrat in einer Kammer zerstäubt wird, wo die zerstäubten Partikel in einem Trocknungsgas dispergiert werden (siehe USA-Patentschrift 2 QB8 606)· Vor-» * zugsweise ierden die Trocknüngsbedingungen derart aufrecht-? erhalten, daß das aus der Trocknungskammer abgegebene zerteilte Erzeugnis einen Feuchtigkeitsgehalt in der Größenordnung von 12 bis 18 $ hat. Dieses feuchte diskrete material wird dann einer zweiten Trocknung unterworfen, beispielsweise durch Verwendung eines üblichen Tunneltrockners

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oder Schütteltrockners„. Das endgültige Erzeugnis hat vorzugsweise einen Feuchtigkeitsgehalt in der Größenordnung v/on 4 bis 6 %.

Das endgültige trockene Produkt, welches durch das l/erfahren gemäß der Erfindung erzeugt ist, ist ein verhältnismäßig stabiles, freifließendes Pulver. Der Aschegehalt kann in einem Bereich von 1,5 bis 15 % liegen, und zwar in Abhängigkeit von dem Ausmaß der Entmineralisierung und dem Grad der Entfernung der Laktose. Der verbleibende Laktosegehalt kann in einem Bereich von 35 bis 70 fa liegen, und zu/ar in Abhängigkeit von der Menge an Laktose in der ursprünglichen Molke und der mährend der Verarbeitung entfernten iyienge_o UJird angenommen, daß alle Verarbeitungsstufen nsch der Elektrodialyse so ausgeführt werden, daß irgend eine beträchtliche Denaturierung an Protein verhindert ist, dann ist der Proteingehalt des Enderzeugnisses im wesentlichen-nicht denaturiert und das Produkt ist für besondere diätetische Zwecke gut angepaßt, beispielsweise zur Verwendung bei der Zusammensetzung V/on Kindernahrungs*- mitteln. Jedoch kann für andere Zwecke, beispielsweise zum tischen von Eiscreme, der Hauptteil des durch Ulärme denaturierbaren Proteins denaturiert werden. UJird angenommen, daß die Entmineralisierung derart ausgeführt ist, daß ^sfi ■·-■ ringerungen des Aschegehalts von 15 bis 95 fa hervorgerufen werden, kann das trockene Produkt etwa 70 bis 35 Gew.% Lakto se, 18 bis 35 % oder mehr an Protein und Asche in der

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Größenordnung won 1,5 bis 15 % enthalten.

In einigen Fällen kann es erwünscht sein, die Entfernung der Laktose in zwei oder mehreren Stufen durchzuführen. Demgemäß kann das Konzentrat aus den Stufen 18 oder 19 in einer weiteren Kristallisationsstufe 23 behandelt werden, wobei Laktosekristalle in der Trennstufe 24 entfernt werden« Das endgültige Konzentrat 25 kann als solches verwendet oder verkauft werden oder es kann einer a Sprühtrocknung in der Stufe 26 unterworfen werden, um ein sprühgetrocknetes Erzeugnis 27 zu erzeugen.

Das Verfahren gemäß der Erfindung hat eine Anzahl vorteilhafter Merkmale, Die Elektrodialyse wird an dem IHolkekonzentrat durchgeführt, so daß gute Kapazitäten geuiährlei/stet sind. Die Vorbehandlung der Wolke zur Entfernung unlöslichen Proteins und geronnener Bestandteile verhindert ein Verstopfen der Ausrüstung. Das Entfernen eines uiesent- '" liehen Teiles des Aschegehalts vor dem Kristallisierungsvorgang und dem Trennvorgang erleichtert die Entfernung der Laktose und macht eine verhältnismäßig hohe Laktoseausbeute möglich· Dies ist insofern erwünscht, als der ProtBingehalt in dem fertigen Erzeugnis erhöht wird · Durch das Verfahren gemäß der Erfindung wird weiterhin die Behandlung niedtigeEhitzter Molke in großem Ausmaß erleichtert und es ist fürdie Behandlung einer solchen Molke gut angepaßt , und insbesondere erleichtert das Verfahren gemäß der Erfindung die Behandlung niedrigerhitzter Molke dort, wo

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die Verarbeitung so ausgeführt wird, daß ein Endprodukt erzeugt wird, welches im wesentlichen nicht denaturiertes Protein enthalte Der Elektrodialyseworgang 13 ist gegenüber Verstopfung wesentlich unanfälliger_f wenn das der Elektrodialyse unterworfene ffiolkekonzentrat ein niedrigerhitztes ftlolkekonzentrat ist« :

ÜJird angenommen, daß die Stufe 18 angewendet wird, dann erfolgt die Verarbeitung bzw. Behandlung gemäß vorstehender Beschreibung derart, daß das Protein während der Behandlungsstufen nicht denaturiert bleibt» In einigen Fällen ist es erwünscht, ein Produkt zu erzeugen, in u/elchem das Protein denatueiert ist. Demgemäß kann die der Elektxodialyse unteruiorfene Wolke aus der Stufe 13 der Konzentration in der Stufe 31 unterworfen werden mit einer Wärmebehandlung derart, daß BO % oder mehr des durch Itfärme denaturierbaren Proteins denaturiert wirdo In anderen Worten ausgedrückt, kann die Blolke Temperaturen in der Größenordnung von 74 C qder höher und während Zeitperioder* unterworfen werden, die ausreichend sind, das gewünschte Ausmaß der öenaturierung tiervorzurufen-. Eine solche Wärme Behandlung kann vor der Konzentration oder in Verbindung mit der Konzentration erfolgen, ÜJeitarhin kann sie in Verbindung mit wirksamer IBärmesterilisation erfolgen. Das Konzentrat aus der Stufe 31 wird gemäß der Darstellung der Kristallisation in der Stufe 32 unterworfen» öobei Laki^ssikristalle in der Stufe 33 entfernt werden« Danach

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kann die verbleibende Flüssigkeit weiterer Konzentration bei 34 unterworfen werden, umein Konzentrat mit· einem Feststoffgehalt won 45 bis 55 % zu erzeugen, welches als solches verwendet oder verkauft oder einer Sprühtrocknung in der Stufe 34 unterworfen werden kann, um ein endgültiges trockenes Produkt 36 zu erzeugen, t-in auf diese Uieise erzeugtes Produkt hat im wesentlichen die gleichen Charakteristiken und Eigenschaften wie ein Produkt, das durch % durchgehend Niedrigerhitzungsbehandlung·erzeugt ist mit der Ausnahme des denaturierten Zustandes des Proteins. Solche Produkte sind dort erwünscht, wo das Vorhandensein denatu*·.. rierten Proteins ein Vorteil und nicht ein Nachteil ist. besonderer Bezug kann auf Produkte genommen werden, die zur Verwendung bei Eiscrememischungen geeignet sind, oder auf andere spezialisierte Nahrungsmittelprodukte.

Hocherhitzte Produkte können ebenfalls durch Anwendung der Stufe 19 erhalten werden, um ein hocherhitztes Konzentrat 20 zu erzeugen, oder ait' der Trocknung 21, um ein trockenes Produkt 22 zu erzeugen, oder mit den Stufen 23 und 24 , um den Laktosegehalt zu verringern und das Konzentrat 25 und/oder mit der Trocknung 26 das trockene Produkt 27 zu bilden.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand von Beispielen näher erläutert«

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Beispiel 1

Die fflaterialquelle war frische, rohe, flüssige Cheddarkäsemolke« Es war niedrigerhitzte lilolke insofern, als keine betrachtliche Denaturierung des Proteingehalts vorhanden ujar. lii'eiterhin uar es süße Γ/lolke insofern, daß-die tilasser- stoffionenkonzentration einem pH-Uert uon etwa 5,8 entsprach Die Molke wurde durch eine l/orerhitzungseinrichtung hindurchgeführt, in-welcher sie schnell auf etwa 68,5 C erhitzt und mährend einer Periode von etwa 3D Sekunden auf dieser Temperatur gehalten wurde. Sie wurde dann auf 28 % Gesamtfeststoffe konzentriert, indem sie durch einen Collandria- Wakuumverdampfer mit drei Einwirkungsstufen hindurchgeführt wurde, während der Vakuumverdampfung wurde die Wolke auf eine Temperatur nicht höher als 68,5 C erhitzt und es ergab sich keine wesentliche Denatueierung des Proteingehalts in dem Konzentrat, Nach einer Lagerperiode, währen ^r welcher das Konzentrat abkühlen konnte, wurde das Konzentrat auf 49° C (120° F) vorerhitzt und die wasserstoffionenkonzentration wurde innerhalb der Grenzen des pH-UJerts von 6,2 bis 6,4 eingestellt, und zwar durch die Zugabe von Kaliunihydroxyd* Das Konzentrat wurde dann durch Zentrifugieren in einem tankartigen intermittierend entlasteten bau entladenen Klärgerät geklärt. Dies dient zum Entfernen kleiner Jdengen unlöslichen suspendiertem Kaseins und l¥lolkeproteinsubstanzen. Das Konzentrat wurde dann auf übÜGhe

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Illeise in einer vierstapligen Entmineralisierungsanlage (ionics, Inc.) der Elektrodialyse unterworfen. Der Elektro« dialysevorgang wurde mit Bezug auf Spannung und Strom gesteuert, um eine Erhitzung über etwa 37,8° C (lOD° F) zu verhindern. Während der Elektrodialyse lag der pH-Wert im Bereich von etu/a 6,3 bis 4,8_O Die Elektrodialyse wurde fortgesetzt, um etwa 50 % des Aschegehalts zu entfernen. Danach wurde das entmineralisierte Konzentrat weiter auf Λ etwa 61,4 % Gesamtfeststoffe konzentriert, und zwar unter Verwendung eines Vorerhitzers und eines einstufigen Verdampfers, mit Temperaturen und Verweilzeiten, die derart gesteuert wurden, daß irgendeine wesentliche Proteindenaturierung verhindert wurde. Das Konzentrat wurde dann auf 68,5 bis 69,5° C (155 bis 158° F) erhitzt und in einen mit einem Wassermantel versehenen Kristallisierungstank eingeführt. Das Konzentrat wurde in dem Kristallisierungstank während zwei Stunden ohne beträchtliche Abkühlung, jedoch unter Rühren, gehalten, wonach Kühlwasser durch den Mantel umlaufen gelassen wurde, um die Temperatur des Konzentrats allmählich von 71° C auf 37,8° C herabzusetzen, und zwar in regelmäßigem und gleichmäßigem Ausmaß über eine Periode von 14 Stunden« Das Konzentrat zusammen mit den Laktosekristallen entfernbarer bzw« verwertbarer Größe^wurde dann zu einer Korbzentrifuge geführt, wo die Laktosekristalle entfernt wurden« Die Laktoseauebeute betrug etwa 5Q % der ursprünglich vorhandenen Menge. Das teilweise laktosefrei

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.gemachte und entmineralisierte Konzentrat, welches nach der Entfernung der Laktose erhalten wurde, laurde wiederum aijf._etiua 48 ^L/a Feststoffe konzentriert, und' zwar unter Verwendung einer Vakuumverdampf ungsausrüstung," nach Peeble wie bei dem ersten Konzentrierungsvorgang. Temperaturen und Verweilzeiten wurden derart gesteuert, daß irgendeine wesentliche Proteindenaturierung v/erhindert iuurde_e Dieses

^ Konzentrat ujurde dann in ein masserfreies , trockenes, puluei förmiges lYlaterial überführt, und zu/ar durch l/eru/endung üb» licher Trocknungsausrüstung, Das erhaltene Trockenprodukt wurde uii'e folgt analysiert:
Protein 27,44%

Laktose 58,60 >a

Asche . 8,42 %

Feuchtigkeit 2,0 % -

Die rohe Laktose, die bei dem oben genannten Bei- , spiel erhalten iuurde, enthielt 97,25 % Laktose, 1,67 % Protein und Q,55 % Asche«

Das Konzentrat des obigen Beispiels uiupde sprühgetrocknet, um ein luasserfreies Pulver zu erzeugen, jedoch UJiTd es für ein Handelsprodukt vorgezogen, einen üblichen Hydrat-Sprühtrockner mit einem Sekundärtrockner gemäß vorstehender Beschreibung zu verwenden, um ein Hydratprodukt zu erzeugen.

Beispiel 2

Das Verfahren ufurde im wesentlichen auf die gleiche Weise wie bei Beispiel 1 durchgeführt. Dedoch ujurde der Kristallisierungsvorgang derart geleitet, daß etwa 65 % der vorhandenen Laktose entfernt morden„ Das erhaltene Produkt wurde uiie folgt analysiert! Protein 28,19 %

Laktose 56,68 %

Asche 8,62 %

Feuchtigkeitsgehalt 2,10 %

Mit der Ausnahme des Unterschieds der Analyse des Endprodukts, die einen höheren Prozentsatz an Protein ausweist, war das erzeugte Produkt bei diesem Beispiel allgemein das gleiche wie das Produkt gemäß Beispiel

Beispiel 3

Das Verfahren wurde im wesentlichen auf die gleiche Weise wie bei Beispiel 1 ausgeführt. Jedoch wurden der Kristallisierungsvorgang und der Vorgang zumAbtrennen der Laktose derart gesteuert, daß etwa 70 % der ursprünglich vorhandenen Laktosemenge entfernt wurden. Das erhaltene trockene Produkt wurde wie folgt analysiert! Protein 30,1? %

Laktose , 52,38 %

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Asche 8,98 %

Feuchtigkeitsgehalt 2,0 %.

Das Produkt hatte gleichfalls Charakteristiken, welche den Charakteristiken der Produkte gemäß den Beispielen Γ und 2 ahnlich waren mit der Ausnahme der unterschiedlichen Analyse, die einen höheren Proteingehalt auswies.

fe Beispiel 4

Das Verfahren wurde wie bei Beispiel 1 ausgeführt. Jedoch wurde die Elektrodialyse fortgesetzt, um etwa 90 % der Asche zu entfernen, und es wurden etwa 60 bis 65 % der Laktose entfernt. Das trockene wasserfreie Produkt wurde wie folgt analysiert:
Protein 30,2 %

Laktose 65,0^

Asche l,53/o

Feuchtigkeitsgehalt 1,5 fa.

Wie oben erwähnt, kann der Proteingehalt der durch das Verfahren gemäß der Erfindung erzeugten Molkeprodukte- im Bereich won 18 bis 35 fo liegen, und zwar in Abhängigkeit von dem Ausmaß, in welchem Laktose und Mineralsalze entfernt werden« Demgemäß kann für ein diätetisches Material mit hohem Proteingehalt Molke derart behandelt werden, daß Produkte mit einem Proteingehalt in der Größenordnung von 35 % und einem Aschegehalt von 2,5 % erzeugt werden, und

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zwar mit entweder Niedrigerhitzungs-, lYlittelerhitzungs- oder Hocherhitzungscharakteristiken mit Bezug auf die Denaturierung des Proteins* UJie oben ermähnt, sind etwa 55 % des in Molke vorhandenen Proteins durch Wärme denaturierbar ρ Die '"enge an vorhandenem nichtdenaturierten Protein hängt von dem Prozentsatz des Proteins in dem Endprodukt ab» Dies ist in Fig« 2 dargestellt, welches eine graphische Darstellung ist, in der Protein, ausgedrückt als llrtolkeproteinstickstoff je Gramm an Produkt, gegen den Protein-Prozentsatz in dem endgültigen trocknen Produkt aufgetragen ist. Die obere Linie 1 stellt etwa 20 % Denaturierung des durch Wärme denaturierbaren Proteins dar, und die untere Linie 2 etwa 80 % Denaturierung. Daher stellt der Raum über der Linie 1 den Niedrigerhitzungsbereich, der Raum unter der Linie 2 den Hocherhitzungsbereich und der Raum zwischen den Linien 1 und 2 den (Klittelerhitzungsbereich dar.

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Claims

Patentansprüche

Ι« Verfahren zur Behandlung Flüssiger Molke, bei welehern nicht weniger als etwa 80 % ihres durch Wärme denaturierbaren Proteins in im wesentlichen nicht denaturierter Form vorhanden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Molke ohne wesentliche Denaturierung des durch Wärme dena- W turierbaren Proteins konzentriert wird, das Konzentrat geklärt wird, das geklärte IKlolkekonzentrat einer Elektrodialyse unterworfenwird, um eine Herabsetzung des Aschegehalts in der Größenordnung von 15 % oder mehr hervorzurufen, und daß. dann ein Teil der Laktose von dem I](I a te rial entfernt wird, wodurch eine Wolke erzeugt wird, die teilweise ent·* mineralisiert und teilweise laktosefrei ist,

2o Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Uliolke vor dem Klären auf einen pH-wert von 6,2 bis h 6,4 eingestellt wird.

3„ Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Menge der von dem ■■Material entfernten Laktose ein Restlaktosegehalt von 35 bis 70 % (auf der Basis trockener Feststoffe) geschaffen luird»

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Proteingehalt des der Elektrodialyse unterworfenen Materials nach der Elektrodialyse jedoch vor der Entfernung von Laktose einer Wärmebehandlung unterworfen wird, um eine Denaturierung des durch UJärme dena-

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tu^rierbaren Proteins in einem derartigen Ausmaß hervorzurufen, daß weniger als 80 % des ursprünglichen durch Wärme denaturierbaren Proteins in nicht denaturierter Form vorhanden ist.

5. V/erfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Verfahrensschritte, welche der Elektrodialyse folgen,, ohne wesentliche Denaturierung, des durch Wärme denaturierbaren Proteins durchgeführt werden ™

6e Verfahren nach Einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß mittels der Elektrodialyse der Aschegehalt in der Größenordnung von 15 bis 95 % verringert wird. .

7c Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Molke- vor der Elektrodialyse auf eine Temperatur von etwa 43 bis 49° C (110 bis 120° F) erhitzt uiird, um feine Laktosekristalle aufzulösen, die vorhanden sein können. λ

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die teilweise entmineralisierte und laktosefrei gemachte Wolke zum Erzeugen eines trockenen pulverförmigen Produkts sprühgetrocknet wird.

9· Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Molke durch Vakuumverdampfung konzentriert wird, um .ein Konzentrat mit einem Feststoffg,ehalt im Bereich von 20 bis 30 % zu erzeugen, der pH-Wert des Konzentrats auf etwa 6,2 bis 6,4 eingestellt und das Konzentrat durch

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Behandlung in einer Zentrifugalkläreinrichtung geklärt wird, um unlösliches Protein und geronnene Bestandteile zu entfernen, die Molke während der Elektrodialyse in einem pH-Bereich von 6,2 bis 4,7 gehalten wird, die Elektrodialyse fortgesetzt wird, um eine Verringerung des Aschegehalts uon etwa 20 bis 90 % hervorzurufen, das der Elektrodialyse unterworfene Material durch. Verdampfung auf 40 bis 60 % fc Feststoffe weiter konzentriert wird, um Kristallisation einiger Laktose zwecks Entfernung hervorzurufen, und daß das erhaltene laktosefreie Konzentrat zum Bilden eines trockenen Produktes sprühgetrocknet wird.

1Oo Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Verfahrensschritte so ausgeführt werden, daß nach Entfernen eines beträchtlichen Teils des ursprünglichen Laktosegehalts und nach Verringerung des Aschegehalts die verbleibenden Feststoffe flüssiger [ilolke vorhanden sind und ein Laktosegehalt von 35 bis 70 %, ein Aschegehalt von 1,5 bis 15 % und ein Proteingehalt von 18 bis 35 % (auf der Basis trockener Feststoffe) erhalten wird.

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