FI109647B - Menetelmä epästeriilin maitotuotteen lämpökäsittelemiseksi - Google Patents

Description

ί 109647

Menetelmä epästeriilin maitotuotteen lämpökäsittelemiseksi Tekninen ala Tämä keksintö liittyy sellaisen maitotuotteen lämpökäsittelymenetelmään, joka pak-5 kaamisen jälkeen toimitetaan jakeluun ja varastoidaan lämpötiloissa, jotka eivät ylitä tavanomaisia kylmäketjuissa käytettäviä lämpötiloja, ja jolla menetelmällä tuotteessa olevien psykrotrofisten, aerobisten itiöiden määrää saadaan vähennettyä pitämällä kuumennettua tuotetta riittävän korkeassa pitolämpötilassa ennakolta määrätyn pito-jakson ajan.

10 Keksinnön tausta

On olemassa useita erilaisia tunnettuja menetelmiä pastöroimattoman maidon lämpökäsittelemiseksi. Mitä korkeammalle maidon pitolämpötilaa nostetaan, sitä suurempi vaikutus tällä on bakteeripitoisuuden pienenemiseen, minkä perusteella maito säilyy kauemmin käsittelyä seuraavan varastoinnin aikana muiden tekijöiden pysyessä ennal-15 laan. Pitolämpötilaa nostettaessa syntyy kuitenkin valitettavasti voimakkaampia kemiallisia muutoksia, mikä vastaavasti heikentää lämpökäsitellyn maidon aistinvaraisia ominaisuuksia.

.! · ‘: Heraproteiinien denaturoitumisasteessa heijastuu se kemiallisen muutoksen laajuus, .': \ joka aiheuttaa aistinvaraisten ominaisuuksien heikkenemisen, kuten "keitetyn" maidon *: ·. 20 maun kehittymisen, ja keitetyn maidon maun kehittyminen tapahtuu jokseenkin maini- , ’.,; tun denaturoitumisasteen lisääntymistä noudattaen.

Kun pastöroimaton maito pastöroidaan matalassa lämpötilassa, niin kuumennettua maitoa pidetään noin 75 °C:n pitolämpötilassa vähintään 15 s ajan ja tällä tavoin lämpökäsitellyn maidon aistinvaraiset ominaisuudet ovat erityisen hyvät. Tällaisella me-25 netelmällä heran proteiinien denaturoitumisaste on noin 18-20 %. Psykrotrofisten ae-. · · ·. robisten itiöiden määrä ei kuitenkaan vähene, minkä seurauksena matalassa lämpöti lassa pastöroitu maito säilyy 10 °C:ssa usein vain 2-3 päivää.

· · Kun pastöroimaton maito pastöroidaan korkeassa lämpötilassa, niin kuumennettua maitoa pidetään noin 85-90 °C:n pitolämpötilassa noin 15 s ajan, minkä johdosta läm-30 pökäsitellyn maidon aistinvaraiset ominaisuudet ovat jossakin määrin verrattavissa matalassa lämpötilassa pastöroidun maidon ominaisuuksiin. Tällaisella menetelmällä heran proteiinien denaturoitumisaste on noin 30-35 %. Tällä korkealla pitolämpötilalla 2 109647 s on kuitenkin se odottamaton vaikutus, että suurempi määrä psykrotrofisista aerobisista itiöistä muuttuu bakteereiksi ja että niiden kasvu lisääntyy, minkä seurauksena säilyvyys erityisesti 10 °C:n säilytyslämpötilassa huononee. Tästä syystä pastöroimattoman maidon lämpökäsittelyyn korkeassa pitolämpötilassa on suhtauduttu varsin pidättyväs-5 ti, koska käsitelty maito toimitetaan jakeluun ja varastoidaan vain tavanomaisessa kylmäketjuissa käytettävässä lämpötilassa.

Näistä syistä tavanomaisena vaihtoehtona on pastöroimattoman maidon sterilointi, jotta tämä voidaan toimittaa jakeluun ja varastoida yhtä hyvin ympäristön lämpötiloissa kuin kylmäketjun lämpötiloissa. Maito steriloidaan tavallisesti lämpökäsittelemällä se 10 erittäin korkeassa lämpötilassa eli iskukuumentamalla. Iskukuumennus on julkaisussa IDF (International Dairy Federation) D-Document 191, 1989, olevan määritelmän mukaan lämpökäsittely, joka tuhoaa kaikki maidossa ja maitotuotteissa lisääntymiskykyiset mikro-organismit ja jossa lämpötila nostetaan yli 100 °C:n siten, että Fo-arvoksi saadaan vähintään 3. Tämä Fo-arvo saavutetaan olosuhteissa, jossa lämpötila on 15 140 °C ja käsittelyaika 2-3 s, mutta käytännössä käytetään tavallisesti voimakkaampaa 3-4 s mittaista lämpökäsittelyä 143 °C:ssa, jotta voidaan luotettavasti varmistua siitä, että hyvin lämpöä kestäviin termofiilisiin itiöihin kohdistuva tuhoava vaikutus on tyydyttävä. Iskukuumennettu maito säilyy erityisen pitkään, yli 4 viikkoa 10 °C:ssa tai tätä korkeammissa säilytyslämpötiloissa, edellyttäen, että tuote pakataan niin sanotuissa 20 aseptisissa olosuhteissa, eli steriileissä olosuhteissa, mikä on kallein pakkausmenetelmä. Tällaisessa lämpökäsittelyssä heran proteiinit denaturoituvat erittäin voimakkaasti ja denaturoitumisaste on ainakin 55-80 % ja matalassa lämpötilassa pastöroituun mai-toon verrattuna tällaisen lämpökäsitellyn maidon aistinvaraiset ominaisuudet ovat ‘ ’ huomattavasti heikommat ja siinä on erityisen voimakas "keitetyn" maidon maku.

25 Julkaisuissa US-A-4 161 909 ja AU-B-610 233 on kuvattu iskukuumennusjäijestel-. ·: ·. miä, joissa käytetään suoraa kuumennusta höyryinfuusiolla, jossa steriloimaton maito sumutetaan höyryatmosfaäriin.

': ‘: Julkaisussa GB-A-1 187 766 on kuvattu iskukuumennuskäsittely, jossa maito, esimer- kiksi homogenoitu ja pastöroitu lehmänmaito, steriloidaan lämpökäsittelemällä sitä : 30 vähintään 150°C:ssa sekunnin murto-osan ajan, edullisesti 180-220°C:ssa 0,4- ’ I 0,1 sekunnin ajan. Patenttiselityksen mukaan maidon steriloimiseksi maun, värin tai rakenteen havaittavasti muuttumatta pitäisi riittävän tehokas vaikutus saada esi-'·· merkiksi sillä, että maitopatsas kuumennetaan mikroaaltoja käyttäen 193 °C:een mai don kulkiessa keraamisen aaltoputken läpi ja se pidetään tässä lämpötilassa 35 0,15 sekunnin ajan. Käytännössä näin lyhyen pitoajan kontrolloiminen näin korkeassa lämpötilassa on kuitenkin erittäin kriittistä ja pienikin virhe vaadittavan lyhyen pito- 3 109647 ί ajan säilyttämisessä johtaa lähes välittömästi joko siihen, että mikäli aika jää liian lyhyeksi, niin maito jää steriloitumatta, tai siihen, että mikäli aikaa kuluu liikaa, niin ais-j tinvaraiset ominaisuudet jäävät erittäin heikoiksi.

Julkaisussa NO-B-143 416 on kuvattu sterilointimenetelmä, joka soveltuu maidolle tai 5 muille vastaaville proteiinipitoisille ja erityisesti paljon mikro-organismeja sisältäville nestemäisille elintarvikkeille, ja jota oikealla tavalla käyttämällä tuotteeseen ei muodostu "keitetyn" maidon makua. Tuote esikuumennetaan esimerkiksi levylämmön-vaihtimessa 70-90 °C:een, edullisesti 85 °C:een, patogeenisten mikro-organismien tuhoamiseksi ja myös bakteerien itiöiden kostuttamiseksi, minkä jälkeen toisessa käsitte-10 lyvaiheessa tuotetta sentrifugoidaan esimerkiksi 55 °C:ssa 10-20 s, jotta suurin osa tuotteessa olevista itiöistä ja muista mikro-organismeista erottuu. Kolmannessa käsittelyvaiheessa tuotetta pidetään 35-40 °C:ssa 10-20 minuuttia, jotta itiöt alkaisivat itää, jolloin niiden tuhoaminen on helpompaa, ja se kuumennetaan lopuksi jäljellä olevien mikro-organismien inaktivoimiseksi esimerkiksi lyhyellä 1-3 sekuntia kestävällä höy-15 ryinjektiolla noin 110-140 °C:n lämpötilaan, edullisesti 130°C:een. Tämä on aikaa vievä ja monimutkainen ja siten epäkäytännöllisen kallis menetelmä erityisesti suhteellisen vähän mikro-organismeja sisältävälle pastöroimattomalle maidolle.

Julkaisun US-A-4 684 531 patenttiselityksessä kuvatun tekniikan tason mukaan jauheta! tiivistemuodossa olevat elintarvikkeet saatetaan takaisin alkuperäiseen muotoonsa 20 lisäämällä niihin vettä, minkä jälkeen niitä käsitellään (steriloidaan, pastöroidaan, pi-detään kuumassa jne.) niiden säilömiseksi, minkä jälkeen alkuperäiseen muotoonsa :: : saatettu elintarvike, esimerkiksi hedelmämehu tai maito, pakataan steriileissä olosuh- ·,· · teissä. Käytetty menetelmä käsittää sen, että elintarvike saatetaan etukäteen alku- : · ·: peräiseen muotoonsa, minkä jälkeen tuote lämpökäsitellään sen steriloimiseksi tai pas- • · · 25 töroimiseksi, ja yksi menetelmässä käytettävistä lämpökäsittelymuodoista on lämmön . | . johtaminen epäsuorasti seinämän läpi ja toinen muoto on käsitellä suoraan joko höyry- injektiolla korkeassa lämpötilassa tai antamalla tuotteen pudota pisaroina korkeassa . lämpötilassa olevaan höyryyn.

'.,.: Julkaisun US-A-4 684 531 patenttiselityksessä on omana keksintönä esitetty se ajatus, . ·. : 30 että sterilointi- tai pastörointilämpökäsittely tehdään käyttämällä siihen ainakin osa al- kuperäiseen muotoon palauttamisessa käytetystä vedestä.

Yhdessä sovellutusmuodossa nestemäisen elintarvikkeen käsittelemiseksi in situ -olosuhteissa ylikuumennettua vettä ruiskutetaan suuruusluokaltaan noin 18 x 105 Pa olevalla paineella virtausnopeudella 400 litraa tunnissa, jotta lämpötila saataisiin suu- 4 109647 j ruusluokaltaan noin 135 °C:een, laitteen putkimaisessa sekoituskammiossa vallitsevan paineen ollessa noin 5 x 105 Pa.

Yhdistettävät materiaalit sekoitetaan perusteellisesti toisiinsa sekunnin murto-osassa, esimerkiksi 1/4 sekunnissa, ja steriloiva lämpökäsittely on lopullisesti valmis esi-5 merkiksi maidon ollessa kyseessä suuruusluokaltaan noin 2-5 sekunnin pituisen jakson jälkeen. Toisessa sovellutusmuodossa, jossa valmistetaan epästeriiliä tuotetta, ruiskutetaan ylikuumennettua vettä noin 100 °C:n lämpötilassa, jolloin käsitellyn nesteen lämpötila todellisuudessa jää alle 100 °C:een, millä tässä tapauksessa tuotteelle tehdään pastörointikäsittely.

10 On tunnettua, että maidon muuttaminen jauheeksi tai tiivisteeksi muuttaa huomattavasti sen aistinvaraisia ominaisuuksia.

Keksinnön selitys Tämän keksinnön kohteena on parantaa merkittävästi sellaisen nestemäisen maitotuotteen säilyvyyttä, joka toimitetaan jakeluun ja varastoidaan steriloimattomana tavan-15 omaisissa kylmäketjuissa käytettävissä lämpötiloissa muuttamatta ratkaisevasti tuotteen aistinvaraisia ominaisuuksia, erityisesti makua, verrattuna matalassa lämpötilassa pastöroituun maitotuotteeseen. Tällaiselle tuotteelle on olemassa erityisen suuri tarve.

Keksinnön oleelliset tunnusmerkit on esitetty oheisissa patenttivaatimuksissa.

. ·:'. Tämän keksinnön mukaisesti siitä saadaan käyttöön sellaisen nestemäisen maitotuot- •: *. 20 teen lämpökäsittelymenetelmä, joka pakkaamisen jälkeen toimitetaan jakeluun ja va- rastoidaan lämpötiloissa, jotka eivät ylitä tavanomaisia kylmäketjuissa käytettäviä . lämpötiloja, ja jolla menetelmällä tuotteessa olevien psykrotrofisten aerobisten itiöiden *;;; määrää saadaan vähennettyä pitämällä kuumennettua tuotetta riittävän korkeassa pito- » * » ’ · ’ ’ lämpötilassa ennakolta määrätyn pitojakson ajan, ja jolle menetelmälle on tunnus- 25 omaista, että saadaan aikaan epästeriili tuote lämpökäsittelemällä tuotetta suoraan ’ · ‘' · kuumentamalla ja sen jälkeen pitämällä kuumennettua tuotetta 130-145 °C:n pitoläm- pötilassa korkeintaan 1 sekunnin mittaisen pitojakson ajan.

' · ‘: Tulokseksi saatavassa lämpökäsitellyssä tuotteessa yhdistyvät yllättäen uudella tavalla : : hyvät aistinvaraiset ominaisuudet ja parantunut säilyvyys. Hyvät aistinvaraiset ominai- : . . 30 suudet johtuvat siitä, ettei 130-145 °C:n lämpökäsittelylämpötilassa tapahdu juuri lainkaan kemiallisia muutoksia ja aistinvaraiset ominaisuudet ovat kilpailukykyisiä matalassa lämpötilassa pastöroidun nestemäisen maitotuotteen ominaisuuksiin verrattuna.

i , 109647 } ί t Tämän keksinnön tuloksena heran proteiinien denaturoitumisasteen on havaittu olevan noin 30-40 % ja säilyvyyden noin kaksi viikkoa 10 °C:ssa, kun pakkaamisessa käytetään niin sanottua puhdastäyttöä. Suora kuumennus voidaan erityisen edullisesti tehdä höyryinjektiomenetelmällä, jossa tuote ruiskutetaan höyryatmosfääriin ja sitä pidetään 5 133-144 °C:ssa alle 1 sekunnin ajan, tarkemmin sanottuna yli 0,25 sekunnin ajan ja erityisesti 0,5-1 sekunnin ajan. Koska käytettävä lämpötila on 133-145 °C, ei tarkalla pitoajalla ole kovin ratkaisevaa merkitystä varsinkaan 0,5-1 sekunnin pitoaikoja käytettäessä. Kuumennettua tuotetta voidaan pitää 135-143 °C:n pitolämpötiloissa.

Nestemäinen maitotuote voi olla pastöroimatonta maitoa tai kermaa, matalassa lämpö-10 tilassa pastöroitua maitoa tai kermaa tai pastöroimatonta tai matalassa lämpötilassa pastöroitua vähärasvaista maitoa.

Keksinnön paras käyttötapa

Seuraavaksi kuvataan tämän keksinnön mukainen esimerkki.

Pastöroimaton tuoremaito lämpökäsitellään, minkä jälkeen maito pakataan pahvipak-15 kauksiin ja toimitetaan sitten jakeluun ja varastoidaan kylmäketjussa edullisesti alle 6 °C:n lämpötilassa, kuitenkin niin, että lämpötilan vaihteluista johtuva lämpötilan kohoaminen ei nosta lämpötilaa yli 10 °C:een. Lämpökäsittely käsittää suoran kuumennuksen niin sanotulla höyryinfuusiomenetelmällä, jossa maito ruiskutetaan höyry- · · atmosfääriin. Maidon lämpökäsittelyyn tarkoitettu laite on kuvattu esimerkiksi julkai- 20 sussa AU-B-610 233. Tiivistynyt höyiy ja maito poistetaan nopeasti tästä laitteesta tyhjiön avulla, jossa mainittu höyry ja maito virtaavat tyhjiökammioon, jossa höyrystä '·* peräisin oleva vesi poistuu. Tiivistyneen höyryn paineen aleneminen saa välittömästi * ' aikaan lämpötilan laskun. Pitolämpötilassa pitojakson kokonaiskestoaika on alle 1 s.

Pitolämpötila on 133-145 °C, edullisesti 135-143 °C. On havaittu, ettäpsykrotrofisten : 25 aerobisten itiöiden pitoisuus maidossa voidaan saada vähenemään vähintään 106- kertaisesti, minkä vaikutuksesta maito saadaan säilymään pidempään käsittelyä seu-•; · · I raavan varastoinnin ja jakelun aikana, mikä on haluttu lopputulos.

•: Tehtiin kokeita, joissa oh tarkoitus vertailla heran proteiinien denaturoitumisastetta (ja : ’.: sen seurauksena muodostuneiden vapaiden sulfhydiyyliryhmien määrää) ja käsittelyä •: * ·: 30 seuraavaa säilyvyyttä 10 °C:ssa ja joissa käytettiin useita erilaisia lämpökäsittelymene- ,' telmiä ja samasta erästä peräisin olevaa pastöroimatonta tuoremaitoa. Kokeet ja niiden tulokset on esitetty taulukossa 1.

6 109647 ί ί

Taulukko 1_ _ _ _ _

Pito- Pito- Heran de- Vapaita Säilyvyys "Keitetyn” lämpö- jakso naturoitu- sulfhydryy- 10 °C:ssa maidon maku tila minen liryhmiä (puhdas- (raadin anta- (pmol/kg) täyttö) mat pisteet 10:stä) 75 °C 15 s 0-18% - 2-3 päivää 1,75 127 °C 2 s 46% 43 1,5-2 viikkoa 5,25 143 °C 2-3 s 55-57% 52 4 viikkoa 5,5 135- 0,8 s 28-41% 24 1,5-2 viikkoa 2,25

143 °C

Taulukossa on vertailun vuoksi esitetty koetulokset pitkään säilyvästä steriloidusta maidosta, joka on valmistettu samassa laitteessa niin sanotulla suoralla iskukuu-mennusmenetelmällä.

j 5 Taulukosta käy selvästi ilmi, että uudella menetelmällä heran proteiinien denaturoi- j tumisaste on 30-40 %, eli sama kuin korkeassa lämpötilassa tehdyllä pastöroinnilla, ja lämpökäsitellyn maidon aistinvaraiset ominaisuudet ovat lisäksi pysyneet erityisen hyvinä sekä sen säilyvyys jopa 1,5-2 viikon mittaisena.

On lisäksi huomattava, että säilyvyys on suurelta osin täyttötavan eli tuotteen pak-10 kaamisen mukainen. Tällä alalla tunnetaan täyttömenetelmiä, jotka ovat:

Tavanomainen täyttö: Tuote on ympäröivän ilman vaikutukselle alttiina.

: Puhdastäyttö: Suojattu ilmansuodattiminjapahvipakkauksen steriloinnilla.

,:, Aseptinen täyttö: Täysin steriili täyttö.

v : Tässä patenttihakemuksessa kuvatulla menetelmällä valmistetun maidon säilyvyy- 15 det olivat seuraavat.

.·' ; Taulukko 2_ _ _ Täyttömenetelmä Varastointilämpötila Varastointiaika

Tavanomainen täyttö 10 °C jopa 1,5 viikkoa

Puhdastäyttö 10 °C 1,5-2 viikkoa ,.: Erittäin puhdas täyttö 10 °C 2-3 viikkoa

Aseptinen täyttö 10 °C 3-5 viikkoa 7 109647

On huomattava, että tätä keksintöä voidaan muuttaa monin tavoin sen suojapiiristä poikkeamatta. Vaihtoehtona voidaan esimerkiksi käyttää höyryinjektiomenetelmää, jossa höyryä ruiskutetaan virtaavaan maitoon.

« « t

Claims (13)

1. Menetelmä ei-steriilin maitotuotteen lämpökäsittelemiseksi, jossa menetelmässä tuotteessa olevien psykrotrofisten, aerobisten itiöiden määrää vähennetään pitämällä kuumennettua tuotetta riittävän korkeassa pitolämpötilassa ennalta määrätyn 5 pitojakson ajan tuotteen pysyessä epästeriilinä, pakataan lämpökäsitelty, epästeriili tuote ja toimitetaan jakeluun ja varastoidaan pakattu, epästeriili tuote lämpötiloissa, jotka eivät ylitä tavanomaisia kylmäketjuissa käytettäviä lämpötiloja, tunnettu siitä, että mainittu lämpökäsittely suoritetaan epästeriilin tuotteen suoralla kuumentamisella ja sen jälkeen pitämällä kuumennettua, epästeriiliä tuotetta ΠΟΙΟ 145 °C:n pitolämpötilassa korkeintaan 1 sekunnin mittaisen pitojakson ajan.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että pitolämpöti-la ja -jakso ovat 133-145 °C ja alle 1 s.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että tuotteen suora kuumennus tehdään saattamalla tämä kosketukseen höyryn kanssa.

4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että tuotteen suo ra kuumennus tehdään höyryinfuusiomenetelmällä, jossa tämä ruiskutetaan höyry-atmosfääriin.

5. Minkä tahansa edellisistä patenttivaatimuksista mukainen menetelmä, tunnet- : · ’.: tu siitä, että kuumennettua tuotetta pidetään 135-143 °C:n lämpötilassa. • · · • « · • · * ·:·, 20 6. Minkä tahansa edellisistä patenttivaatimuksista mukainen menetelmä, tunnet- ’ tu siitä, että tuotetta pidetään pitolämpötilassa yli 0,25 sekunnin mittaisen pitojak son ajan. : 7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että tuotetta pidetään pitolämpötilassa 0,5-0,9 sekunnin mittaisen pitojakson ajan. ,,, 25 8. Minkä tahansa edellisistä patenttivaatimuksista mukainen menetelmä, tunnet- ; · ’ tu siitä, että heran proteiinien denaturoitumisaste on noin 30-40 %. i » · , ‘9. Minkä tahansa edellisistä patenttivaatimuksista mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että psykrotrofisten aerobisten itiöiden pitoisuus vähenee edellä mainitulla : ’·* tavalla vähintään 106-kertaisesti. » »» I I

10. Minkä tahansa edellisistä patenttivaatimuksista mukainen menetelmä, tunnet tu siitä, että tuote voi olla pastöroimatonta maitoa tai kermaa, matalassa lämpöti- 109647 lassa pastöroitua maitoa tai kermaa tai pastöroimatonta tai matalassa lämpötilassa pastöroitua vähärasvaista maitoa.

11. Patenttivaatimuksen 10 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että tuote on pastöroimatonta maitoa.

12. Minkä tahansa edellisistä patenttivaatimuksista mukainen menetelmä, tunnet tu siitä, että käsittelyn jälkeen mainittu pakkaaminen tehdään täyttöolosuhteissa, jotka eivät ole yhtä tiukat kuin aseptiset täyttöolosuhteet.

13. Patenttivaatimuksen 12 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että pakkaaminen tehdään puhtaissa täyttöolosuhteissa.

10 Patentkrav