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Verfahren und Vorrichtung zum Haltbarmachen von Milch und Milcherzeugnissen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Haltbarmachen von Milch und gewisser Milcherzeugnisse
sowie eine Vorrichtung zum Durchführen eines Schrittes in diesem Verfahren und einen
Träger für diese Vorrichtung. Das Verfahren arbeitet physikalisch ohne Zusatz von
die Haltbarkeit fördernden chemischen Stoffen.
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DerAusdruck »Haltbarmachen« ist hier so gemeint, daß die derart behandelte
Milch lange Zeit in gutem Zustande bleibt, ohne ihre organische Feinstruktur zu
verändern und an Nährwert zu verlieren; dies gilt auch von den einbezogenen Milcherzeugnissen.
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Milch im Naturzustand ist unvorbereitet von Mikroorganismen infiziert,
die den Säuregehalt steigern, bis schließlich die Milch sauer und damit für den
üblichen Gebrauch ungeeignet wird. Das allgemein bekannte und in großem Umfang vorgenommene
Pasteurisieren zerstört zwar die vegetativen Formen der in der Milch enthaltenen
Lebewesen, wirkt aber nicht auf die Sporen, die sich entwickeln und die ursprüngliche
Mikrobenfiora wiederherstellen können. Obgleich das Pasteurisieren tatsächlich gewisse
gesundheitsschädliche Keime, die den Milchgenuß gefährlich machen, zerstört, kann
das Pasteurisieren doch nicht das Ansäuern und den Verderb hindern.
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Um den Verlust großer Milchmengen, besonders in den Sommermonaten,
zu verhüten, hat man schon mit hohen Temperaturen sterilisiert. Dies hat aber den
Nachteil, in der Milch einen unangenehm »angebrannten, Geschmack zu hinterlassen,
weil hohe Temperaturen die Lactose verbrennen, wodurch die
Milch
zugleich dunkler wird. Die Verbraucher lehnen daher die sogenannte hochsterilisierte
Milch ab.
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Wenn jedoch das Sterilisieren durch Aufwallen bei geringeren Temperaturen
und vermindertem Druck vorgenommen wird, schmeckt die Milch weder angebrannt, noch
dunkelt sie durch die Behandlung nach, sondern sie kann mit Sicherheit lange Zeit
ohne Kühlung erhalten und gelagert werden.
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Die Behandlung muß vor allem wirtschaftlich sein, damit sich der Preis
des Nahrungsmittels nicht erhöht. Sie muß außerdem ohne kostspielige Apparatur durchführbar
und darf nicht schwierig sein, damit eine rasche Behandlung in großem Umfang möglich
ist, um Materialverluste beim Lagern und Warten auf Behandlung zu vermeiden.
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Außerdem soll das Behandlungsverfahren die mehrfache Wiederverwendung
der Behälter zulassen,, weil die Behälter zum Wegwerfen zu wertvoll sind. Als Behälter
sind Glasflaschen vorzuziehen, weil die Verbraucher gegen Milch in Metallbehältern
Abneigung haben und das Erzeugnis in gewohnter Form und gewohntem Aussehen sichtbar
kaufen wollen.
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Nach der Erfindung werden alle diese Schwierigkeiten und Unbequemlichkeiten
vermieden. Die Aufgabe ist so gelöst, daß man das Ergebnis mit ausgezeichnetem Erfolg
nicht nur bei Milch, sondern auch bei einigen Milcherzeugnissen, wie Sahne, und
auch bei Mischungen, wie Milchkaffee oder Milchtee, die sich alle für lange Zeit
haltbar machen lassen, anwenden kann. Man kann die behandelten Erzeugnisse ohne
Kühlung lagern und transportieren. Sie behalten dabei ihren Nährwert und ihre organische
Feinstruktur.
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Die weiter beschriebene Vorrichtung nach der Erfindung zur Durchführung
dieses Verfahrens gestattet, das Grundverfahren zu ergänzen.
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Die Behälter für die haltbargemachte Milch und die Milcherzeugnisse
sind immer wieder verwendbar. Diese Vorrichtung umfaßt außer in der Milchindustrie
bekannten und gebräuchlichen Teilen auch solche, die im Rahmen des Verfahrens neu
sind.
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Bezüglich des allgemeinen Verfahrens ist zu beachten, daß es als Hauptschritt
das Aufwallenlassen der Flüssigkeiten bei niedriger Temperatur und vermindertem
Druck umfaßt. Dies findet statt, nachdem die Flüssigkeit in die mehrfach wiederverwendbaren
Behälter gefüllt ist, in denen sie endgültig bleiben soll.
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Das Gesamtverfahren nach der Erfindung arbeitet folgendermaßen: Milch
(oder eins der erwähnten flüssigen Milcherzeugnisse) wird bei einer unter dem Siedepunkt
bei normalem Druck liegenden Temperatur in den wiederverwendbaren Behälter gefüllt,
in dem das Erzeugnis an den schließlichen Verbraucher geliefert werden soll. Dieser
Behälter hat einen luftdicht schließbaren Verschluß. Der Behälter wird dann so weit
evakuiert, bis die Flüssigkeit siedet. Dann wird diese einige Sekunden im Sieden
erhalten. Der Behälter wird hierauf unter Vakuum, ohne Zutritt von Luft, verschlossen.
Dann wird der luftdicht verschlossene Behälter so lange und so hoch erhitzt, daß
der Inhalt mit Sicherheit sterilisiert wird.
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Ein Vorteil dieses Verfahrens besteht darin, daß die Milch in ihrem
Aufbewahrungsbehälter sterilisiert wird, so daß die Gefahr einer erneuten Infektion
beim Umfüllen vermieden wird.
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Das so behandelte Erzeugnis schmeckt nicht »gekocht« wie bei den bekannten
Verfahren, da es ja nur bei geringer Temperatur erstmals aufsiedet. Es schmeckt
auch nicht angebrannt, da das Aufsieden bei niedriger Temperatur alle Gase austreibt,
die in der Milch gelöst bleibend beim folgenden Erhitzen zur Sterilisierung als
Oxydationsmittel wirken würden.
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Deshalb kann man sogar ein so empfindliches Erzeugnis wie Sahne nach
der Erfindung behandeln, weil die Sahne beim Einhalten der Verfahrensbedingungen
der hohen Sterilisationstemperatur widersteht, ohne sich irgendwie zu verschlechtern
oder ihre bezeichnenden Eigenschaften zu ändern. Das gilt auch für Mischungen, wie
Milchkaffee oder Milchtee, die in jedem Fall ihr Aroma. behalten.
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Das Aufsieden oder Kochen ist bei sehr geringer Temperatur möglich.
Zum Beispiel kann man Milchbei einer Temperatur von 5° C verarbeiten und sie unmittelbar
aus den Vorratsbehältern in die Aufbewahrungsbehälter leiten. Bei dieser Temperatur
siedet die Milch, wenn der Druck im Behälter auf 5,5 mm Hg sinkt.
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Man muß aber nicht unbedingt bei so niedrigen Temperaturen, sondern
man kann auch zwischen 4o bis 65° C arbeiten. In diesem Temperaturbereich siedet
die Milch bei höheren Drucken, was das Arbeiten erleichtert. Zum Beispiel siedet
Milch von 46° C bei einem Druck von 76 mm Hg.
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Weitere Einzelheiten des Verfahrens ergeben sich aus folgenden Beispielen.
Beispiel i Kuhmilch von 0,13 % Säuregehalt wurde auf 46° C erwärmt und dann in eine
Glasflasche gefüllt. Wenn der Druck auf 76 mm Quecksilbersäule vermindert wurde,
begann die Milch in der Flasche zu sieden, und die Flasche wurde luftdicht verschlossen.
Unmittelbar darauf wurde die Flasche in einen Autoklav gebracht, wo sie 6 Minuten
lang unter 2 at Druck auf 12o° C erhitzt wurde. Dann wurde die Flasche aus dem Autoklav
herausgenommen und konnte sich allmählich abkühlen, jedoch ohne künstliche Kühlung.
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Nach zehnwöchiger Aufbewahrung bei Zimmertemperatur von im Mittel
25°C wurde die Flasche geöffnet und der Inhalt analysiert.
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Die Analyse zeigte, daß die Milch sich ausgezeichnet gehalten hatte.
Sie schmeckte nicht »angebranntcc, und ihre organische Feinstruktur war so wie bei
derselben Milch in rohem Zustande. Der Säuregehalt war auf o,i2°/o gesunken.
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Die bakteriologische Prüfung ergab die Sterilität der Milch.
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Dieselben Ergebnisse wurden erzielt, wenn die Milch vor der das Verfahren
einleitenden geringen Erwärmung'homogenisiert wurde. Beispiel 2 Sahne von Kuhmilch
mit 0;i2 0/a Säuregehalt, wurde auf 46° C erwärmt und dann in eine i-1-Glasflaschegefüllt.
Die Flasche wurde bis zum Sieden des Inhalts evakuiert, was bei 74 mm Quecksilbersäule
erreicht
war. Das Sieden wurde 3 Sekunden fortgesetzt und dann die Flasche luftdicht verschlossen:
Unmittelbar darauf wurde die Flasche in einen Autoklav gebracht und dort 6 Minuten
lang bei 2 at Druck auf i2o° C erhitzt. Dann wurde die Sahneflasche aus dem Autoklav
herausgenommen und konnte allmählich abkühlen.
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Wenn Sahne von Kuhmilch auf 46° C erwärmt wird, so wird sie merklich
dünnflüssig, so daß sie sanft und gleichmäßig sieden kann, was diesen Verfahrensschritt
erleichtert.
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Nachdem die so behandelte Sahne in ihrer Flasche io Wochen der Zimmertemperatur
ausgesetzt war, wurde sie analysiert; sie war ausgezeichnet erhalten.
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Bei der industriellen Verarbeitung in Molkereien u. dgl. ist es vorteilhaft,
die Sahne in größeren Behältern zu behandeln, weil man sie unter Umständen zu frischer
Butter weiterverarbeiten will.
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Da die Sahne steril ist, braucht man sie nicht vor dem Zusatz der
Butterfermente zu pasteurisieren. Die Sahne reift unter sehr günstigen Bedingungen,
weil keine den Vorgang störenden Keime vorhanden sind. Die aus solcher Sahne hergestellte
Butter schmeckt und riecht angenehm. Beispiel 3 Milchkaffee als Mischerzeugnis (7
Teile Milch und 3 Teile starker schwarzer Kaffee) sowie Milchtee (2 Teile Milch
und 8 Teile starker Tee), die gemäß dem ersten Beispiel behandelt wurden, waren
in ihren Behältern io Wochen lang bei Zimmertemperatur vollkommen haltbar. Wenn
man nach dieser Zeit die Flaschen öffnete, war das Aroma von Kaffee bzw. Tee deutlich
erkenn- und unterscheidbar. Die Erzeugnisse hielten sich ausgezeichnet.
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In der Zeichnung ist die Vorrichtung, mit der man die Flüssigkeiten
in ihren zum Aufbewahren bestimmten Behältern bei niederer Temperatur sieden lassen
kann, im Querschnitt dargestellt.
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Eine Haube a kann über die Flasche b und deren Öffnung gestülpt werden
und sich außen auf den Flaschenhals aufsetzen. Diese Haube besteht aus einem zylindrischen
Rohr i, dessen oberes Ende mit einem Deckel 2 verschlossen ist, während das offene
untere Ende mit einem elastischen Wulstring 3 versehen ist. Der Deckel 2 hat ein
Loch, in dem eine runde Stange 4 in der Richtung der Achse des Rohres i gleiten
kann. Eine durch die Brille 6 zusammengepreßte Stopfbuchpackung 5 dichtet die Stange
ringsum ab. Innen trägt die Stange 4 einen Überwurf 7, der dazu dient, die Flasche
b mit einem Kronendeckel 8 zu verschließen, der von Federn g an dem Überwurf gehalten
wird. In der Ruhelage steht der Überwurf so, daß der Kronendeckel auf der Flaschenmündung
liegt, aber angehoben trägt der Überwurf den Kronendeckel so hoch über der Flaschenmündung,
daß die Luft aus der Flasche ungehindert abgesaugt werden kann.
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Das Rohr i hat einen seitlichen Auslaßstutzen io, mit dem es an eine
Vakuumpumpe angeschlossen werden kann.
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Beim Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die beschriebene
Vorrichtung in folgender Weise benutzt: Sobald die Flasche b mit Flüssigkeit der
gewünschten Temperatur gefüllt ist, bringt man sie in gleichachsige Stellung unter
die Haube a und senkt diese, bis der elastische W ulstring 3 durch Aufsetzen auf
die Flasche am breiteren Teil des Halses einen luftdichten Abschluß ergibt. Durch
Absaugen der Luft aus dem Stutzen io wird das Vakuum so weit gesteigert, bis der
Druck in der Flasche den der bestehenden Temperatur entsprechenden Sättigungswert
für den Dampfdruck des Flascheninhaltes erreicht. Wenn dieser Punkt erreicht ist,
beginnt der flüssige Inhalt der Flasche zu sieden. Die Stange 4 wird betätigt und
nach unten geschoben, bis sie mit dem Kronendeckel 8 die Flaschenmündung luftdicht
verschließt. Dann wird das Vakuum unter der Haube beseitigt und die unter Vakuum
luftdicht verschlossene Flasche herausgenommen und sterilisiert. Die gesamte Behandlungsdauer
einschließlich des Siedens, Verschließens und Herausnehmens der Flasche beträgt
etwa io Sekunden.
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Die heftige Flüssigkeitsbewegung beim Sieden fördert das vollständige
Entweichen der in der Milch vorhandenen oxydierenden Gase, die andernfalls darin
bleiben und zum Verbrennen der Lactose beim anschließenden Sterilisieren führen.
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Die Vorrichtung baut man praktisch zweckmäßig auf einem passenden
Fundament auf und versieht sie mit allen Einrichtungen, die für die verschiedenen
dem Arbeitszweck entsprechenden Betätigungen und Bewegungen nötig sind.
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Diese Einrichtungen sind hier nicht gezeichnet, weil ihre Ausführung
mit den gewöhnlichen technischen Mitteln keine Schwierigkeit macht.
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Zur industriellen Verwertung des erfindungsgemäßen Verfahrens muß
man unter Umständen mehrere Vorrichtungen der beschriebenen Art vereinigen, so daß
man mehrere Flaschen gleichzeitig behandeln kann.
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Diese Vorrichtungen sollen in jedem Falle einen Teil der in der Milchindustrie
gebräuchlichen Einrichtungen bilden, wozu gewöhnliche Vorratsbehälter, Umlaufpumpen
und temperaturgeregelte Heizvorrichtungen gehören. Diese Einrichtungen werden zweckmäßig
durch die hier im einzelnen beschriebene Vorrichtung zum Durchführen des hauptsächlichen
Verfahrensschrittes ergänzt. Dazu gehört auch eine Heizvorrichtung, um die Behälter
auf Sterilisationstemperatur zu erwärmen. Diese Spezialvorrichtungen werden aber
nicht weiter beschrieben, weil sie jeden Fachmann bekannt sind.
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An Stelle der in der Beschreibung genannten Kronendeckel kann man
auch alle anderen luftdicht schließenden Flaschenkappen benutzen. Der Verschheßüberwurf
muß dann diesen Kappen angepaßt sein.
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Praktisch können auch Metallbehälter von größerem Inhalt benutzt werden,
wenn die NTilcherzeugnisse an Großverbraucher gehen, z. B. Krankenhäuser, Gaststätten
usw. In solchen Fällen ist die Vorrichtung zum Sieden im Vakuum und Verschließen
nach Größe und Form' den zu behandelnden Behältern anzupassen.