DE2845486A1

DE2845486A1 - Verfahren zur kontinuierlichen herstellung von molkeprodukten

Info

Publication number: DE2845486A1
Application number: DE19782845486
Authority: DE
Inventors: Eric Raymond Egnell
Original assignee: NEDRE NORRLANDS PRODUCENTSFORE
Current assignee: NEDRE NORRLANDS PRODUCENTSFORE
Priority date: 1977-10-28
Filing date: 1978-10-19
Publication date: 1979-05-03
Also published as: IT1099830B; GB2006601B; FR2406955B1; BE871324A; US4253386A; SE7712167L; CA1116929A; NL7810599A; NZ188716A; LU80425A1; SE427080B; GB2006601A; IT7829186A0; DK461778A; FR2406955A1; AU519572B2; US4333958A; AU4117778A

Description

Nedre Norrlands Producentförening Ek. For., östersund, Schweden

Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von Molkeprodukten

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Anordnung zur Herstellung von Molkeprodukten. Mit Molkeprodukt sind Produkte gemeint, die man durch Eindampfen von aus Kuh- oder Ziegenmilch gewonnener Molke mit oder ohne Zusätze von Milchbestandteilen und anderen Zuckerarten als Milchzucker erhält.

Die Herstellung von Molkeprodukten, insbesondere Molkenkäse und Molkenbutter, erfolgt schon seit langer Zeit auf Bauernhöfen und Sennereien. Bei dieser Herstellung wird Molke in offenen Kesseln eingedampft und die erhaltene/ konzentrierte Molke mit Sahne, Milch, Zucker und anderen Geschmacksstoffen versetzt. Je nach gewünschtem Endprodukt erfolgt das Eindampfen verschieden weit, wonach der Kesselinhalt zum fertigen Produkt abkühlen darf.

Charakteristisch für diese Herstellung ist, dass sie chargenweise erfolgt und dass die verschiedenen Phasen im Herstellungsprozess - Eindampfen, Bräunen, Kühlen - mehr oder weniger in einander übergehen.

Die zur Zeit kommerziell verwendete .Herstellungstechnik benutzt ebenfalls die satzweise Herstellung. Verschiedene Phasen im Herstellungsprozess liptf&fpi A¹V^fθ^β ^zvtm ^Tei^ welter entwickelt.

ORIGINAL INSPECTED

In modernen Molkekesseln erfolgt das Eindampfen des Molkekonzentrats somit unter Vakuum. Hierbei senkt man den Kochpunkt des Konzentrats durch Dampfdruckerniedrigung. Durch die niedrigere Temperatur verhindert man Anbrennen und allzu kräftige Braunfärbung des Produkts beim Eindampfen. Falls man eine stärkere Braunfärbung wünscht, d.h. eine dunklere Farbe des Produkts, kann man den Prozess unter gewünschtem Druck im gleichen Kessel weiterlaufen lassen. Abschliessend wird das Produkt in einem besonderen Kühler abgekühlt.

Die moderne chargenweise Herstellung von Molkenprodukten erfolgt somit durch ein Verfahren, das folgende Schritte umfasst:

1) Eindampfen der Molke, entweder in herkömmlichen Ein- oder Mehrstufeneindampfern auf einen Trockensubstanzgehalt (TS) von 35 - 45%.

2) Einstellung des Säuregrads auf einen gewünschten Th-Wert

(⁰Th bedeutet Thörner-Grade, ein in der Molkereiwirtschaft gebräuchliches System zur Säuregradbezeichnung). Dieser Wert schwankt für verschiedene TS-Gehalte in der eingedampften Molke.

3) Ausfällen der Molkeproteine durch Erhitzen auf den Kochpunkt bei Atmosphärendruck.

4) Eindampfen auf gewünschten TS-Gehalt, der bei Molkenbutter 52-62% und bei Molkenkäse 77-83% beträgt.

5) "Bräunen" d.h. Wärmebehandlung bei ca. 100 C bis gewünschter Farbton und Geschmack vorliegen.

6) Homogenisierung, d.h. intensive mechanische Bearbeitung

der Masse bei Molkenbutter oder weniger kräftige Bearbeitung bei der Herstellung von Molkenkäse.

7) Kühlung. Molkenbutter wird auf 15-20⁰C abgekühlt, wobei sie immer noch verhältnismässig fliessfähig ist. Das Kühlen der Masse bei der Herstellung von Molkenkäse erfolgt gewöhnlich in zwei Stufen, wobei in der ersten Stufe die Masse auf eine Temperatur abgekühlt wird, bei der sie noch fliessfähig ist.

8) Die Masse wird in Aluminiumformen abgefüllt und in einem Kühlraum gekühlt. Der Käse wird anschliessend von den Stützformen befreit und nach Stückung verpackt.

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Das oben beschriebene Verfahren hat mehrere Nachteile. Es ist arbetsaufwendig und fordert Spezialkenntnissen seitens des Personals. Durch die chargenweise Herstellung erhält man eine grosse Anzahl von Sätzen, was genaue Kontrolle und rationelle Regelung'des Prozesses, um dem Produkt die richtige Konsistenz, Farbe und den gewünschten Geschmack zu verleihen, erschwert oder sogar unmöglich macht. Dies ist ein grosser Nachteil, da diese Variablen die wichtigsten Qualitätskriterien des Produktes darstellen. Das Eindampfen in Vakuumkesseln wird unwirtschaftlich, da es grosse spezifische Energiemengen fordert.

Die zur Durchführung der chargenweisen Herstellung eingesetzten Vorrichtungen sind nicht für automatische Reinigung geeignet. Ausserdem sind die Vakuumkessel sperrig und entwickeln viel Lärm, inbesondere auf Grund der Schaberwerke, mit denen diese Kessel ausgerüstet sind. Die Arbeitsbedingungen werden ausserdem durch die grossen, beim Kochen in offenen Kesseln gebildeten Wrasenmengen negativ beeinflusst.

Durch die vorliegende Erfindung wird ein >. kontinuierlicher Herstellungsprozes-s zur Produktion von Molkeprodukten vorgeschlagen. Das Verfahren ist in spezifische Schritte aufgeteilt, was eine gute Kontrolle und Regelung des Prozesses ermöglicht. Das Einspeisen von Rohwaren und der Ausstoss des fertigen Produktes erfolgen kontinuierlich, wogegen gewisse Teilschritte im Zuge der Herstellung intermittent sein können oder aus alternativen Flusspfäden für die Masse bestehen können.

Um die gewünschte Kontrolle und Regelung des Prozesses zu erreichen, wurde beim erfindungsgemässen Verfahren eine neue Art der Ausfällung von Proteinen ausgearbeitet. Beim herkömmlichen Verfahren wird der Säuregrad der auf 35 bis 45% eingedickten Molke mit NaOH oder Soda auf 55° Th vor der Ausfällung des Molkeproteins eingestellt. Es hat sich indessen erwiesen, dass ein Messen des Säuregrads nach der Thörner-Methode für eine Automatisierung des Prozesses nicht geeignet ist. Die Einstellung des Säuregrads auf einen geeigneten pH-Wert gibt ein besseres Ergebnis und schafft die Voraussetzungen zur Einführung fortschrittlicher automatischer Mess- und Dosiervorrichtungen.

Die oben beschriebenen Nachteile bei einer chargenweisen Herstellung von Molkeprodukten v/erden beseitigt. Man erhält ein kontinuierliches Verfahren, das eine gute Regelung und Ueberwachung des Herstellungsprozesses ermöglicht. Dies erfolgt

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erfindungsgemäss dadurch, dass zunächst der Trockensubstanzgehalt, vorzugsweise durch Eindampfen von Molke in mehreren Stufen, auf einen Gehalt von 40-80 Gewicht-% erhöht wird und man durch Proportionieren und Zusetzen von nicht wärmeempfindlichen Rohwaren und Einstellung des Säuregrads der Masse/Rohware auf einen vorgegebenen Wert durch Zusatz von pll-regelnden Mitteln die für Lebensmittel zugelassen sind, einen pH-Wert zwischen 5,8 und 6,4, vorzugsweise zwischen 6,0 und 6,2, erhält. Danach wird die Masse auf eine Temperatur zwischen 90 C und 105 C, vorzugsweise zwischen 96 C und 100 C, erhitzt, um Molkeproteine auszufällen. Anschliessend folgt eine Warmhalteperiode für die Masse während einer vorgegebenen Zeit mit bestimmter Temperatur, um die Produktqualität sicherzustellen. Danach werden die wärmeempfindlichen Zusatzstoffe wie Geschmacksstoffe und Konserviermittel der Masse zugesetzt. Schliesslich wird die Masse homogenisiert, insbesondere die ausgefällten Proteine, durch mechanische Bearbeitung mit vorgegebener Intensität, wonach die Masse auf eine Temperatur unter 30 C, vorzugsweise zwischen 15 C und 20⁰C, abgekühlt und in einem Produkttank gelagert wird, um eine geeignete Konsistenz zu erhalten.

Es ist vorteilhaft, wenn Proportionierung und Zusatz von nicht wärmeempfindlichen Rohwaren durch kontinuierliche Dosierung oder satzweise durch einen intermittenten Einwiegevorgang zwischen, vor oder nach in der Prozesskette angeordneten kontinuierlichen Vorgängen erfolgen.

Weitere Vorteile erreicht man mit einer Warmhalteperiode durch abwechselnde Zufuhr von Masse zu wenigstens zwei Haltetanks, vorzugsweise mit Umrührern, wobei die Masse vor und*nach den Haltetanks im wesentlichen konstanten Volumenfluss aufweist oder dadurch, dass die Masse durch eine kontinuierlich arbeitende Haltezelle gepumpt wird»

Schliesslich ist es vorteilhaft, die wärmeempfindlichen Rohwaren und Zusätze satzweise durch einen intermittenten Einwiege- oder Volumenmessvorgang oder kontinuierlich zu proportionieren und zuzusetzen.

Zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahren ist es vorteilhaft _t- nacheinander wenigstens folgende Aggregate anzuordnen:

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- einen Eindampfer, vorzugsweise einen Mehrstufeneindampfer,

- eine intermittent oder kontinuierlich arbeitende Proportionier- und Dosiervorrichtung,

- einen pH-Hesser zur Kontrolle und Regelung des Prozesses,

- einen Wärmeaustauscher, vorzugsweise mit Schaber oder in Rohrausführung zum Erhitzen der Masse,

- eine Haltetankvorrichtung oder Haltezelle zur Aufnahme eines bestimmten Massevolumens für eine vorgegebene Zeit und mit gegebener Temperatur,

- einen Homogenisator oder andere Vorrichtung zur Feinverteilung der Bestandteile des Produktes, insbesondere ausgefällter Proteine,

- eine Kühlvorrichtung, vorzugsweise sog. Flashtyps zum momentanen oder sehr schnellen Abkühlen der Masse und

- einen Produkttank zur Aufnahme des Produkts vor der Paketierung desselben.

Die Erfindung sei nun näher anhand beiliegender Zeichnung beschrieben. Die Molke wird einem herkömmlichen Mehrstufeneindampfer 1 zugeführt, der vorzugsweise mit einem Endeindicker versehen ist, wobei das Eindampfen auf einen Trockensubstanzgehalt von 40 - 80% je nach gewünschtem Produkt erfolgt. Der Eindampfer wird durch eine Anordnung 2 gesteuert, die kontinuierlich die Dichte misst, die proportional zum Trockensubstanzgehalt im Molkekonzentrat ist. Auf diese Weise erhält man eine Rohware mit vorgegebenem und konstantem TS-Gehalt, was von grosser Bedeutung für die Konsistenz und Qualität des Endproduktes ist. Die Masse wird dann kontinuierlich weiter durch eine Leitung zu einem mit einem Rührwerk 5 versehenen Puffertank 4 geleitet. Vom Puffertank 4 wird die Masse dann durch eine Pumpe 6 über eine Leitung 7 intermittent zu einem Wiegetank 8 gepumpt, wo Dosierung und Zusatz verschiedener Stoffe satzweise erfolgen, wie nachstehend näher beschrieben. Indessen kann auch dieser Zusatz durch Dosierung "on line", d.h. kontinuierlich erfolgen.

Der Wiegetank 8 besteht aus einem Behälter 9, den ein kraftabfühlendes Element 10 trägt, das Messorgane für elektronische Wiege- und Dosieranordnungen umfasst. In Abhängigkeit vom gewünschten Endprodukt setzt man im Wiegetank 8 nicht wärmeempfindliche Rohwaren wie z.B. Sahne, Butterfett, Zucker oder Sorbitol zu. Dies erfolgt über Leitungen 11, 12, 13 und 14,

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wobei die drei zuletzt genannten zu einer gemeinsamen Leitung zum Wiegetank zusammanlaufen.

In diesem Stadium des Herstellungsprozesses wird auch der Säuregrad auf einen gewünschten pH-Wert durch Zusatz von NaOH oder anderen pH-regelnden Mitteln eingestellt, und zwar innerhalb der Grenzen 5,8 bis 6,4, vorzugsweise jedoch zwischen 6,0 und 6,2. Die Masse mit den zugesetzten Ingredienzien wird durch den im Behälter 9 vorgesehenen Umrührer 16 in Bewegung gehalten und durchgemischt. Der erhaltene pH-Wert lässt sich auf einem Mess- und Steuerinstrument 17 ablesen, das eine Dosierpumpe 18 für pH-regelnde Mittel steuert.

Wenn der Satz fertigdosiert ist, wird er durch eine Pumpe 19 über die Leitung 20 zu einem Puffertank 21 mit einem Umrührer 2 2 gefördert. Diesem Tank wird somit die Masse intermittent zugeführt, wogegen der Ausfluss aus demselben kontinuierlich erfolgt. Die Pumpe 23 pumpt die Masse vom Tank 21 über die Leitung 24 zu einem Wärmeaustauscher 25.

Die Temperatur der Masse beim Eintritt in den Wärmeaustauscher beträgt ca. 60 C, und sie verlässt ihn mit einer Temperatur von ca. 100 C. Da die Masse viskos ist, sollte der Wärmeaustauscher ein Rohr- oder Schaberwärmeaustauscher sein. Beim Erhitzen auf ca. 100⁰C fallen die Molkeproteine aus.

Vom Wärmeaustauscher wird die Masse über eine Leitung 26 zu drei paralleilen oder im Nebenschluss geschalteten Leitungen 26a, 26b, 26c geleitet, die intermittent und abwechselnd die Masse zu drei Behältern 27a, 27b, 27c mit Umrührern leiten können. Der Masse in den verschiedenen Behältern können durch eine Zufuhrleitung 28 mit Verzweigungs- oder Nebenschlussleitungen 28a, 28b, 28c Zusätze wie Geschmackstoffe, Konserviermittel und Eisen zugesetzt werden.

Der kontinuierliche Massefluss durch die Leitung 26 kann somit wahlweise und intermittent einem der drei Tanks zugeführt werden. Die Masse kann eine gewünschte Verweilzeit in den Behältern haben, je nach dem gewünschten Produkt. Man kann in diesem Abschnitt des Prozesses beispielsweise gewünschte Farbe und gewünschten Geschmack des Endproduktes einstellen. Die Verweilzeit in den Tanks kann dadurch schwanken, dass man den Füllgrad ändert. Sie kann zwischen einigen Minuten bis zu einigen Stunden liegen, je nach Tankvolumen und Kapazität der übrigen Ausrüstung. Die Haltetanks sind mit Heizmantel und

Thermostat versehen, um die Massetemperatur konstant halten zu können. 9n3R1ft/n7RR

Nach dieser Stufe wird die Masse durch Auslaufleitungen 29a, 29b, 29c und durch eine gemeinsame Leitung 29 von der Pumpe 30 einem Homogenisator 31 zugepumpt. Dieser verteilt die ausgefällten Molkeproteine bei einem Druck von 5-10 MPa. Die Masse wird dann durch die Leitung 3 2 weiter zu einem Kühler 33 geleitet, wo eine sehr rasche Abkühlung erfolgt, um kleine und gleichmässige Laktosekristalle zu erhalten, was für die Konsistenz des Produktes wichtig ist. Nach dem Abkühlen muss die Masse eine Temperatur zwischen 5 C und 4 0°C, vorzugsweise zwischen 15°C und 20 C haben. Für diese Abkühlung verwendet man beispielsweise einen Vakuumkühler oder einen Schaberwärmeaustauscher.

Nach dem Abkühlen wird die Masse durch eine Pumpe 34 über die Leitung 35 einem vorzugsweise mit einem Umrührer 37 versehenen Produkttank 36 zugepumpt· Im Tank wird das fertige Produkt gesammelt, das anschliessend durch den Auslauf 38 zwecks Verpackung entnommen wird.

Die über die Leitung 28 erfolgende Dosierung der hitzeempfindlichen Zusätze kann durch eine Dosierung "on line", d.h. eine kontinuierliche Dosierung, vor dem Homogenisieren und Kühlen ersetzt werden.

Bei der Molkenkäseherstellung ist ein höherer Trockensubstanzgehalt erwünscht, weshalb ein weiteres Eindampfen erforderlich ist. Nach dem Eindampfen im Mehrstufeneindampfer auf ca. 60% Trockensubstanz läuft das Eindampfen in einem für diesen Zweck besonders konstruierten Nacheindampfer auf ca. 80% Trockensubstanz weiter. Bei der Molkenkäsehersteliung wird die Masse nur auf ca. 80⁰C in der ersten Stufe abgekühlt, danach verpackt und schliesslich auf 20 C abgekühlt.

Wie erwähnt kann als Rohware bei der Herstellung von Molkeprodukten nach dem oben beschriebenen Verfahren ausser Molke von Käse oder Kaseinatherstellung aus Kuhmilch auch Molke von der Ziegenkäseherstellung verwendet werden. Auch Mischungen dieser Molketypen können ebenso wie mit Kuh- oder Ziegenmilch^ versetzte Molke verwendet werden. Auch Molke von der Käse- oder Kaseinatherstellung aus Milch von anderen Haustieren kann in Frage kommen.

Molke kann ausserdem als Rohware verwendet werden, nachdem sie ganz oder teilweise entjonisiert und/oder ganz oder teilweise mit Enzymen hydrolysiert wurde, um dadurch für das Endprodukt erwünschte Geschmacks-, Färb- und Konsistenzeigenschaften zu erhalten. 9n9ft1B/n7fti;

Das erfindungsgemässe Verfahren hat eindeutige Vorteile gegenüber der vorbekannten Technik:

1) Es ist weniger Arbeit erforderlich, weshalb die Arbeitskosten pro Gewichteinheit produzierter Ware geringer werden.

2) Es wird weniger Platz benötigt, wodurch die Investitionskosten geringer werden.

3) Bessere Arbeitsumgebung, u.a. weniger Lärm.

4) Die Eindampfstufe verschluckt weniger Energie und ist somit wirtschaftlich vorteilhafter.

5) Durch Führung von Trockensubstanzgehalt, pH-Wert, Temperatur und Haltezeiten der Masse erreicht man ein qualitätsmässig besseres und gleichmässigeres Produkt.

6) Sämtliche Produktionsvorrichtungen eignen sich für sog. CIP-Reinigung (cleaning in place), d.h. Spülen und Reinigung der Vorrichtung erfolgen einfacher, billiger und rascher.

Die oben exemplifizierte Ausführung der Erfindung lässt sich im Rahmen der Patentansprüche abwandeln. Dies gilt insbesondere für die Wahl von Bauteilen und Vorrichtungen, die in gewissen Punkten viele Alternativen bieten, ohne dass dadurch das erfindungsgemässe Verfahren beeinflusst wird.

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Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zur Herstellung von Molkeprodukten durch Behandlung von bei der Herstellung von Käse oder Kaseinat aus Milch von Kühen, Ziegen oder anderen Haustieren erhaltener Molke durch Eindampfen, Zusatz übriger Ingredienzien, Wärmebehandlung und Kühlung, gekennzeichnet durch die Schritte:

Erhöhung des Trockensubstanzgehalts, vorzugsweise durch Eindampfen von Molke in mehreren Stufen auf einen
Trockensubstanzgehalt von 40 - 80 Gewicht-%,

Proportionieren und Zusetzen von nicht hitzeempfindlichen Rohwaren,

Einstellen des Säuregrades der Masse/Rohware auf einen vorgegebenen Wert durch Zusatz von für Lebensmittel zugelassenen pH-regelnden Mitteln, so dass man einen pH-Wert zwischen 5,8 und 6,4 vorzugsweise 6,0 - 6,2, erhält,

Erwärmen der Masse auf eine Temperatur zwischen 90 C und 105°C, vorzugsweise zwischen 96°C und 100°C, zum Ausfällen von Molkeproteinen,

Vorsehen einer Warmhalteperiode für die Masse während einer vorgegebenen Zeit und mit gegebener Temperatur zur Sicherst'ellung der Produktqualität,

Zusatz hitzeempfindlicher Zusatzstoffe, wie Geschmackstoffe und Konserviermittel, zur Ilasse,

Homogenisieren oder anderweitiges Feinverteilen der Masse, insbesondere der ausgefällten Proteine, durch mechanische Bearbeitung mit vorgegebener Intensität,

Abkühlen der Masse auf eine Temperatur unter 30⁰C,
vorzugsweise zwischen 15 - 20 C und

Lagern.der Masse in einem Produkttank, um eine geeignete Konsistenz zu erhalten.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Proportionierung und der Zusatz nicht hitzeempfindlichen Rohwaren durch kontinuierliehes Dosieren erfolgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch geken n' zeichne t, dass das Proportionieren und Zusetzen nicht hitzeempfindliche Rohwaren satzweise durch einen intermittenten Einwiegevorgang zwischen, vor oder nach im Rahmen des Prozessverlaufs vorgesehenen kontinuierlichen Vorgängen erfolgt.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Warmhalteperiode durch abwechselndes Zuführen von Hasse zu wenigstens zwei vorzugsweise mit Umrührern versehenen Haltetanks erreicht wird, wobei die Masse vor und nach den Haltetanks einen im wesentlichen konstanten Volumenfluss aufweist.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Warmhalteperiode dadurch zustande kommt, dass die Masse durch eine kontinuierlich arbeitende Haltezelle gepumpt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Proportionieren und der Zusatz hitzeempfindlicher Rohwaren und Zusätze satsweise durch ein intermittentes Einwieg- oder Volumenmessverfahren erfolgt.

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Proportionierung und der Zusatz hitzeempfindlicher Rohwaren und Zusätze kontinuierlich erfolgt.

8. Anordnung zur Herstellung von Molkeprodukten nach einem oder mehreren der vorstehenden Patentansprüche durch Behandlung von bei der Herstellung von Käse oder Kaseinat aus Milch von Kühen, Ziegen oder anderen Haustieren erhaltener Molke durch Eindampfen, Zusatz übriger Ingredienzien, Wärmebehandlung und Kühlung, dadurch gekennzeichnet, dass sie nacheinander wenigstens folgende Vorrichtungen umfasst:

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einen Eindampfer, vorzugsweise Mehrstufeneindampfer, eine Proportionier- und Dosiervorrichtung für intermittente oder kontinuierliche Funktion,

einen pH-Messer zur Kontrolle und Steuerung des Prozesses, einen Wärmeaustauscher, vorzugsweise als Rohr- oder Schabertyp zur Erhitzung der Masse,

eine Haltetankvorrichtung oder Haltezelle zur Aufnahme eines bestimmten Massevolumens während einer vorgegebenen Zeit mit gegebener Temperatur,

einen Homogenisator oder andere Vorrichtungen zur Feinverteilung der Bestandteile des Produktes, vorzugsweise der ausgefällten Proteine desselben,

eine Kühlvorrichtung, vorzugsweise sog. Flashtyps, zur augenblicklichen oder sehr raschen Abkühlung der Masse sowie einen Produkttank zur Aufnahme des Produktes vor der Paketierung desselben.

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