DE3347465C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Sterilisieren von reiner Milchsahne, wobei ein Sahnestrom durch Erhitzen auf eine Temperatur zwischen 125 und 140°C sterilisiert, entgast, bei Temperaturen zwi­ schen 60 und 0°C homogenisiert und abgepackt wird.

Reine oder natürliche Milchsahne ist eine Emulsion von Fett­ stoffen und Wasser, welche gewöhnlich ca. 20 bis 40 Gew.% Fettstoffe, 70 bis 55 Gew.% Wasser, Rest andere Milchbe­ standteile wie Eiweiß, Salze usw. enthält. Dabei weist durch Abschöpfen gewonnene Sahne bekanntlich einen höheren Wassergehalt auf als durch Zentrifugieren gewonnene Sahne.

In jedem Falle ist die Haltbarkeit von natürlicher oder reiner Milchsahne äußerst begrenzt. Durch Pasteurisieren ist eine Haltbarkeit von 3 bis 4 Tagen erzielbar, während sich durch Erhitzung sterilisierte Sahne wenigstens etwa 60 Tage lang hält.

Ein wichtiger Verwendungszweck von Milchsahne ist die Bereitung von Schlagsahne auf industrieller oder handwerk­ licher Basis sowie auch für den häuslichen Gebrauch. Dabei ergibt eine Volumeneinheit frischer Sahne etwa zwei Volu­ meneinheiten Schlagsahne oder mehr, d. h. es findet eine Volumenvergrößerung im Verhältnis von 2 : 1 oder darüber statt.

Pasteurisierte Sahne wird gewöhnlich in der Weise herge­ stellt, daß die frische Sahne zunächst bei einer Temperatur von mehr als 60°C entgast und anschließend bei Temperatu­ ren zwischen 85 und 95°C pasteurisiert wird. Pasteurisierte Sahne läßt sich einigermaßen gut schlagen und wird daher vielfach für die Bereitung von Schlagsahne verwendet. Wegen ihrer begrenzten Haltbarkeit ist jedoch eine ständige Belie­ ferung der Verbraucher notwendig, so daß sich sehr hohe Vertriebskosten ergeben. Darüber hinaus treten beim Pasteur­ isieren der Sahne Änderungen des Aussehens, des Geruchs und des Geschmacks auf, welche bei einem Vergleich mit frischer Sahne auffällig bemerkbar sind.

In der AT-PS 2 68 848 wird ein Verfahren zur Sterilisierung von Sahne durch direktes Aufheizen mit überhitztem Dampf beschrieben, der zum Teil in der Sahne kondensiert und diese verdünnt. Im Anschluß an die Sterilisierung wird die Sahne ohne vorheriges Abkühlen in eine Entspannungskammer geleitet, in der der Sahne soviel Wasser entzogen wird, daß sie ihr ursprüngliches spezifisches Gewicht wieder erhält. Die Entspannungstemperatur liegt bei ca. 78°C. Die Sahne wird durch das Entspannen abgekühlt.

In der Deutschen Molkereizeitung von 1973 (2) wird auf Seite 1521 unter dem Kapitel "Rahmkühlung" die schnelle Abkühlung von Sahne auf unter 5°C empfohlen.

In der AT-PS 2 68 848 wird auch eine Möglichkeit zur Steri­ lisierung von Sahne durch indirektes Erhitzen beschrieben. Da bei indirektem Erhitzen kein Wasserdampf in der Sahne kondensiert und es somit zu keiner Verdünnung kommt, wird das Entspannen der Sahne für diesen Fall ausdrücklich ausgeschlossen, da das Entspannen der Sahne zu einem Wasserverlust und damit zu einer unerwünschten Änderung des spezifischen Gewichts führt.

Durch Erhitzung sterilisierte Sahne weist zumeist eine instabile Konsistenz auf. Insbesondere die Fett­ stoffe neigen dazu, in der wäßrigen Phase der ursprüng­ lichen Emulsion zu dichten gallertartigen Massen zu koagulieren. Da diese Veränderung nicht umkehrbar ist, läßt sich die so veränderte Sahne nicht mehr für die Bereitung von Schlagsahne verwenden. Die Stabilität der Konsistenz läßt sich mittels gewisser Zusätze innerhalb gewisser Gren­ zen verbessern, wobei dann jedoch nicht mehr von "reiner" Sahne die Rede sein kann. Für die Herstellung von "reiner" Sahne mit einer stabileren Konsistenz kann die bereits sterilisierte Sahne bei einer Temperatur von mehr als 60°C homogenisiert werden, indem sie mit einem Speisedruck von wenigstens 30 bar und bis zu 250 bar durch enge Durchlässe hindurchgepreßt wird. Das auf diese Weise gewonnene Pro­ dukt ist jedoch kaum für die Bereitung von Schlagsahne geeignet, da hierbei eine Volumenvergrößerung im Verhält­ nis von höchstens nur 1,5 : 1 erzielbar ist und die daraus bereitete Schlagsahne eine unbefriedigende Konsistenz zeigt. Darüber hinaus treten auch bei einer solchen Behandlung deutlich wahrnehmbare Veränderungen der Eigenschaften der Sahne auf.

Die Aufgabe der Erfindung besteht deshalb darin, die vorste­ hend angeführten Mängel und Nachteile insbesondere ohne die Verwendung von Zusätzen oder sonstigen Fremdsubstanzen zu beseitigen oder wenigstens erheblich zu verringern.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren der eingangs genannten Art gelöst, das dadurch gekenn­ zeichnet ist,
daß das Sterilisieren durch indirekte Erhitzung erfolgt,
daß die anschließende Entgasung des Sahnestroms bei einer Temperatur von 60 bis 30°C in einem Dünnschichtverfahren bei einem absoluten Druck von 0,75 bis 0,85 bar erfolgt, wobei die Verweilzeit der Dünnschicht wenigstens 1 s beträgt und höchstens auf eine Zeitspanne begrenzt ist, während welcher sich der ursprüngliche Wassergehalt der Sahne um höchstens 5%, bezogen auf den ursprünglichen Wassergehalt, verringert,
daß das Homogenisieren unter Anwendung einer Scherwirkung in einem ventilgesteuerten Homogenisierapparat und mit einem Speisedruck von 30 bis 80 bar erfolgt
und daß das Abpacken bei einer Temperatur von höchstens 5°C in dicht verschlossene Behälter erfolgt.

Bei der unter Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens zu behandelnden Sahne handelt es sich um aus Vollmilch gewonnene, natürliche Sahne ohne irgendwelche Zusätze, welche vorzugsweise einen Wassergehalt von ca. 65 bis 55% und einen Fettgehalt von etwa 30 bis 40 Gew.% aufweist. Der bis 100 Gew.% fehlende Anteil setzt sich aus Eiweißstoffen, Laktose und Mineralsalzen zusammen.

Das den ersten Schritt des Verfahrens darstellende Steri­ lisieren erfolgt vorzugsweise mit einer Verweilzeit von ca. 1 bis 5 s.

Der zweite und der dritte Schritt des Verfahrens, d. h. also das Entgasen und das Homogenisieren, finden vorzugs­ weise bei einer Temperatur von höchstens 50°C statt.

Das Homogenisieren erfolgt vorzugsweise unter Einwirkung von Scherkräften in einem ventilgesteuerten Homogenisier­ apparat mit einem Speisedruck von 50 bar.

Im folgenden ist das erfindungsgemäße Verfahren anhand der Zeichnung beschrieben, deren einzige Figur eine schemati­ sierte Darstellung einer Anlage zum Durchführen des Ver­ fahrens zeigt.

In der Zeichnung erkennt man einen Sterilisierapparat 1, welcher über eine Leitung 2 und eine volumetrische Speise­ pumpe 3 mit einem auf einer geeigneten Lagertemperatur von ca. 5°C gehaltenen Strom von aus Vollmilch gewonnener Sahne gespeist ist. Das Sterilisieren der Sahne im Steri­ lisierapparat 1 erfolgt durch indirekte Erhitzung mittels erhitzen oder überhitzten Wassers. Zu diesem Zweck ist der Sterilisierapparat vorzugsweise als Platten-Wärmetauscher ausgebildet.

Die zum Sterilisieren verwendete Temperatur liegt zwischen etwa 125 und 140°C und richtet sich innerhalb dieses Bereichs nach der für das fertige Produkt zu erzielenden Haltbarkeitsdauer.

Je nach der Anfangstemperatur der Sahne und der Temperatur, auf welche sie zum Sterilisieren erhitzt werden soll, liegt die Verweilzeit der Sahne im Sterilisierapparat 1 zwi­ schen etwa 1 und 5 s.

Der Sterilisierapparat 1 hat vorzugsweise einen Vorwärmab­ schnitt, in welchem der Sahnestrom auf eine nahe unterhalb der Sterilisationstemperatur liegende Temperatur vorge­ wärmt wird.

Der Sahnestrom verläßt den Sterilisierapparat 1 über eine Leitung 4 und wird dann in einem Platten-Wärmetauscher 5 auf eine Temperatur von 60 bis 30°C, vorzugsweise höch­ stens 50°C zurückgekühlt. Der Wärmetauscher 5 kann zweck­ mäßig als ein Teil des Sterilisierapparats 1 ausgeführt sein, wobei dann die zurückgewonnene Wärme durch Wärmeaus­ tausch für die Vorwärmung des zufließenden Sahnestroms ver­ wendet werden kann.

Vom Wärmetauscher 5 gelangt der Sahnestrom über eine Lei­ tung 6 zu einem aseptischen Entgasungsapparat 7, in wel­ chem die Entgasung im Dünnschichtverfahren bei einem absoluten Druck von 0,75 bis 0,85 bar, vorzugs­ weise höchstens 0,80 bar erfolgt. Der Entgasungsapparat 7 hat die Form eines mit seiner Achse senkrecht angeordneten zylindrischen Behälters, welcher über eine Leitung 8 mit einer in der Zeichnung nicht dargestellten Vakuumpumpe verbunden ist. Die Leitung 6 mündet im oberen Teil des Ent­ gasungsapparats tangential zur zylindrischen Umfangswand desselben, so daß sich der Sahnestrom zu einer dünnen Schicht auf der Wandung ausbreitet und entlang Schrauben­ linien daran abwärts fließt, um sich im unteren Teil des Apparats wieder zu sammeln. Bei der Entgasung werden flüchtige und unangenehm riechende Bestandteile der Sahne zusammen mit in der Sahne gelöstem Sauerstoff und kleinen Mengen Wasserdampf über das obere Teil des Entgasungs­ apparats 7 abgeführt.

Die Anordnung des Entgasungsapparats 7 an der Abströmseite des Sterilisierapparats 1 bietet den Vorteil daß die Sahne nicht nur von der ursprünglich darin enthaltenen Luft, ins­ besondere Sauerstoff befreit wird, sondern auch von gege­ benenfalls durch die Erhitzung beim Sterilisieren freige­ setzten unangenehmen Gerüchen.

Vom unteren Teil des Entgasungsapparats 7 wird die Sahne über eine Leitung 9 abgeführt, an welcher eine volumetri­ sche Saugpumpe 10 angeschlossen ist. Über die Leitung 9 gelangt der Sahnestrom dann zu einem Homogenisierapparat 11. Dieser weist eine Hochdruckpumpe 12 und eine vorzugsweise mittels Ventilen gesteuerte Durchlaßanordnung 13 auf.

Die Hochdruckpumpe 12 speist die Durchlaßanordnung 13 mit dem Sahnestrom unter einem Speisedruck von 30 bis 80 bar, vorzugsweise von etwa 50 bar.

Das Homogenisieren findet bei einer Temperatur von 60 bis 0°C statt, vorzugsweise bei einer Temperatur von höch­ stens 50°C, d. h. also höchstens bei der für die Entgasung angewendeten Temperatur.

Vom Homogenisierapparat 11 gelangt der Sahnestrom über eine Leitung 14 zu einem Abfüllgerät 17, von welchem die Sahne bei einer Temperatur von höchstens 5°C in sterilisierte, dicht schließende Behälter 18 abgefüllt wird. Die zwischen dem Homogenisieren und dem Abfüllen liegende Zeitspanne beträgt dabei vorzugsweise höchstens 10 s.

Falls das Homogenisieren bei einer beträchtlich niedrige­ ren Temperatur ausgeführt werden soll als die Entgasung, wird der von der Saugpumpe 10 geförderte Sahnestrom einem zwischen der Pumpe 10 und dem Homogenisierapparat 11 in der Leitung 9 angeordneten Platten-Wärmetauscher 16 zuge­ führt und in diesem auf die für das Homogenisieren vorgese­ hene Temperatur abgekühlt.

Anderenfalls kann der Wärmetauscher 16 jedoch auch weg­ gelassen werden.

Falls ferner die beim Homogenisieren angewendete Temperatur höher ist als die Abfülltemperatur, wird der Sahnestrom durch einen in der Leitung 14 angeordneten Wärmetauscher 15 hindurchgeleitet und in diesem auf eine Abfülltemperatur von höchstens 5°C abgekühlt.

Die unter Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens behandelte Sahne zeigt bei der Herstellung von Schlagsahne eine Volumenvergrößerung von mehr als 2 : 1, gleich ob sie unmittelbar nach der Behandlung oder nach einer Lagerzeit von mehr als sechzig Tagen verarbeitet wird. Die daraus bereitete Schlagsahne hat eine ausgezeichnete Konsistenz und Standfestigkeit, d. h. bei Aufbewahrung unter normaler Kühlung tritt auch zwei Tage nach dem Schlagen der Sahne keine Verringerung des Volumens ein.

Die nach dem vorstehend beschriebenen Verfahren behandelte Sahne hat eine schöne weiße Farbe, ein homogenes Aussehen und angenehmen Geruch und Geschmack, so daß sie in dieser Beziehung der frischen Sahne gleichkommt. Diese Eigen­ schaften bleiben bei Lagerung der Sahne in dicht ver­ schlossenen Behältern auch bei einer Lagerzeit von mehr als sechzig Tagen unverändert erhalten.

Beispiel

Zur Verarbeitung gelangt durch Zentrifugieren aus Voll­ milch gewonnene Sahne mit einem Fettgehalt von 37 Gew.% und einem Wassergehalt von 57 Gew.%.

Die Sahne wird in einem Strom von 0,75 l/s bei einer Temperatur von 5°C einem Platten-Wärmetauscher zugeleitet, welcher in einen Sterilisierabschnitt und einen Rückkühl­ abschnitt mit Wärmerückgewinnung unterteilt ist.

Das Sterilisieren erfolgt bei einer Temperatur von 140°C durch indirekte Erhitzung mittels überhitzten Wassers, wobei die Verweilzeit bei der genannten Temperatur 2 s beträgt.

Der aus dem Sterilisierabschnitt austretende Sahnestrom wird im Rückkühlabschnitt des Platten-Wärmetauschers schnell auf eine Temperatur von 50°C abgekühlt und an­ schließend in einem nach dem Dünnschichtverfahren arbeiten­ den Entgasungsapparat bei einem absoluten Druck von 0,75 bar und einer Temperatur von 50°C während einer Zeit­ spanne von 5 s entgast. Der Wassergehalt der entgasten Sahne beträgt nun 55 Gew.%, entsprechend einer prozentu­ alen Verringerung von 3,5% gegenüber dem ursprünglichen Wassergehalt. Der aus dem Entgasungsapparat abgezogene Sahnestrom wird dann mittels eines ventilgesteuerten Homogenisierungs­ apparats bei einer Temperatur von 47°C und unter einem Speisedruck von 50 bar homogenisiert.

Der homogenisierte Sahnestrom wird dann in einem Platten- Wärmetauscher auf eine Temperatur von 4°C abgekühlt und unmittelbar darauf in sterilisierte und hermetisch dicht schließende Behälter abgefüllt. Die Zeitspanne zwischen dem Homogenisieren und dem Abfüllen beträgt dabei 5 s, während die Gesamtdauer der Behandlung 120 s beträgt.

Die in der beschriebenen Weise behandelte Sahne wird hin­ sichtlich ihrer Eignung für die Bereitung von Schlagsahne sowie ihrer sonstigen Eigenschaften untersucht. Zu diesem Zweck werden Proben der Sahne unmittelbar nach dem Abfül­ len und nach einer Lagerzeit von sechzig Tagen bei einer Kühltemperatur von 4°C entnommen.

Beim Öffnen der Behälter zeigte die Sahne in beiden Fällen eine schöne weiße Farbe und ein homogenes Aussehen ohne unangenehmen Geruch oder Geschmack.

Bei der Bereitung von Schlagsahne wird in beiden Fällen eine Volumenvergrößerung von wenigstens 2,25 erzielt. Die Beständigkeit der Schlagsahne wurde mittels eines Mohr′schen Apparats ermittelt, wobei sich ein Mittelwert von 42,25 Einheiten auf der Skala des Apparats ergab.

Zur Untersuchung der Beständigkeit der Schlagsahne bei Zimmertemperatur von 21°C wurden aus der Schlagsahne geformte Würfel mit einer Kantenlänge von 10 cm auf einen Rost gesetzt und die aus den Würfeln austretende Sicker­ flüssigkeit gesammelt. Dabei wurden nach einer Standzeit von 1 h bzw. 2 h 3 ml bzw. 5 ml Sickerflüssigkeit aufge­ fangen. Nach einer Standzeit von zwei Tagen bei einer Tem­ peratur von 5°C hatte sich die Höhe der aus Schlagsahne geformten Würfel um weniger als 1 cm verringert, womit eine hohe Beständigkeit unter Beweis gestellt wurde.

Claims (4)

1. Verfahren zum Sterilisieren von reiner Milchsahne, wobei ein Sahnestrom durch Erhitzen auf eine Temperatur zwischen 125 und 140°C sterilisiert, entgast, bei Temperaturen zwischen 60 und 0°C homogenisiert und abgepackt wird, dadurch gekennzeichnet,
daß das Sterilisieren durch indirekte Erhitzung erfolgt,
daß die anschließende Entgasung des Sahnestroms bei einer Temperatur von 60 bis 30°C in einem Dünnschichtverfahren bei einem absoluten Druck von 0,75 bis 0,85 bar erfolgt, wobei die Verweilzeit der Dünnschicht wenigstens 1 s beträgt und höchstens auf eine Zeitspanne begrenzt ist, während welcher sich der ursprüngliche Wassergehalt der Sahne um höchstens 5%, bezogen auf den ursprünglichen Wassergehalt, verringert,
daß das Homogenisieren unter Anwendung einer Scherwirkung in einem ventilgesteuerten Homogenisierapparat und mit einem Speisedruck von 30 bis 80 bar erfolgt
und daß das Abpacken bei einer Temperatur von höchstens 5°C in dicht verschlossene Behälter erfolgt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das den ersten Schritt darstellende Sterilisieren mit einer Verweilzeit von 1 bis 5 erfolgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Entgasen und das Homogenisieren bei einer Temperatur von höchstens 50°C stattfinden.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Homogenisieren mit einem Speisedruck von 50 bar erfolgt.