NO317548B1 - Fremgangsmate og produksjonsanlegg for fremstilling av melkeprodukter - Google Patents

Abstract

Fremgangsmåte for å fremstille melkeprodukter ved hjelp av minst ett trinn med ultrafiltrering i en filterenhet (1) og modning i en modningsbeholder (2) og særlig kjennetegnet ved å omfatte minst ett trinn for å påføre trykk til produktet nedenfor et homogeniseringstrinn med en homogeniseringsenhet (4), etterfulgt av minst ett trinn for fordeling for å overføre produktet fra væsketilstand og til faststofftilstand, med minst én etterfølgende ekspansjonsstrekning (16) for ekspansjon eller avlastning for forming, og ved minst ett trinn for oppkapping av det fremstilte faste produkt i mindre stykker.

Description

Denne oppfinnelse gjelder en fremgangsmåte for behandling av melk og melkeprodukter. Oppfinnelsen gjelder særlig en fremgangsmåte som tillater at man ut fra det man får, filtratet (eller "retentatet", det som er holdt tilbake, fr.: le rétentat) ved såkalt ultrafiltrering av melk som eventuelt inneholder enzymer eller kjemikalier, men som er syrnet av termofile og/eller mesofile melkegjæringsmidler, kan overføre råmasse fra væsketilstand til et fast stoff med ostekonsistens og som er manipulerbart, skjærbart og innrettet for å inngå i en syklus med nedlegging i saltlake, rensing, foredling og/eller modning ved lagring.

Kjente måter å fremstille ost på bruker flere påfølgende trinn hvor det blant annet dannes en gelaktig masse av melkestoff ved løping, syrning og/eller enzymomdanning, ilegging av den fremstilte ostemasse (koagelet) i former, væskeutpressing av ostemassen for å bevirke massesammenklebing til en blokk som tilsvarer støpeformens osteform, uttrekking av osteserum, uttak av råosten fra formen, og salting og lagring for å oppnå den riktige modningsgrad. Denne rekke fremgangsmåtetrinn utføres ved hjelp av teknikk som tillater fremstilling av flytende eller halvflytende råost eller ostemasse som gjennomgår ultrafiltrering og som omfatter hoveddelen av de proteiner som inngår i osteserumet eller - vannet (se patentskriftet FR 2 052 121), og de tillater storfremstilling av ost (kontinuerlig fremstilling i industriell målestokk) med tilhørende økonomisk utbytte av osteløpen. Imidlertid er det et faktum at ved sammenløpingen eller opphopningen over en viss tid av partikler av melkeprodukter i en gel som bare i liten utstrekning er til stede i i råostvæsken, vil ikke virkningen av løpen eller enzymbestanddeler fra koaguleringen eller syrningen helt undertrykkes, hvilket nødvendigvis impliserer bruken av former for å avsette ostemassen.

Produksjonen av ost krever bruk av et stort antall former som over lengre tid ikke kan inngå på ny i omløpssyklusen, og disse former krever forøvrig vedlikehold og betydelig arbeid under bruken (masseuttak, rengjøring, pressing av ny masse etc.).

Fra litteraturen (særlig DE 2 430 199 og FR 2 589 331) kjenner man til at det fremstilles melkeprodukter ut fra anvendelsen av skjærkrefter på det som gjennomgår ultrafiltrering, hvoretter man kan utnytte det omvandlede melkeprodukt som fremkommer. Generelt brukes slike prosesser hvor koagulering inngår for produkter i væskeform, særlig for drikkbare melkeprodukter eller kremprodukter (creme fraiche etc).

Denne oppfinnelse søker å unngå de ulemper som er nevnt ovenfor ved å foreslå en fremgangsmåte som tillater at man ut fra filtratet fra en finfiltrering kan få dannet et produkt, særlig en ost, uten nødvendigvis å måtte tilsette koaguleringsmidler for videreføringen fra væske- til faststoffasen, og hvor fremgangsmåten følgelig er egnet til å bringe melke-produktene- eller ostemassen inn gjennom de normale etterfølgende produksjonstrinn for fremstillingen til det endelige produkt.

Oppfinnelsen foreslår særlig å bruke den kjente mekanisme ved modifisering av massestrukturen som et melkeprodukt gjennomgår under visse fysiske/kjemiske betingelser når man pådrar skjærkrefter på massen. På denne måte lar man ostemassen eller råosten i delvis flytende form gå over fra denne fase og til en fastere ostemasseform som både kan skjæres og håndteres på annen måte.

Fortrinnsvis unngår man ved oppfinnelsens fremgangsmåte eventuell kontakt mellom filtratet som er i flytende form, og osteløpen for tildanningen av ostemasse, og dessuten unngås bruk av fonner. Fremgangsmåten tillater derimot fremstilling av et sluttprodukt i form av ost og som er egnet for kontinuerlig og umiddelbar nedlegging i saltlake, som har standardfasong eller kan være fonnet annerledes, som kan svelles og/eller være tilsatt aroma eller annet som skal gi osten særpreg, og hvor fremstillingen er tilrettelagt for innføring av tilsetningsstoffer på kontinuerlig eller diskontinuerlig basis.

Nærmere bestemt er den fremgangsmåte man har kommet frem til slik det fremgår av det etterfølgende patentkrav 1, dvs. en fremgangsmåte for fremstilling av melkeprodukter og omfattende minst ett trinn for ultrafiltrering og modning, kjennetegnet ved minst ett trinn for trykkøkning i produktet, på nedstrømssiden i forhold til et trinn for homogenisering, minst ett etterfølgende fordelingstrinn som tillater overføring av en væskefase i produktet til en faststoffase, minst ett etterfølgende trinn for ekspansjon eller trykkavlastning for forming, og til sist minst ett trinn for oppdeling av det fremstilte faststoffprodukt i porsjoner.

Andre karakteristiske trekk ved og fordeler med oppfinnelsen vil fremgå av den detaljbeskrivene som følger nedenfor, og det vises samtidig til de tilhørende tegninger som illustrerer et utførelseseksempel uten dermed å være begrensende.

Tegningenes fig. 1 viser skjematisk et produksjonsanlegg for å utføre oppfinnelsens fremgangsmåte og omfattende hovedbestanddelene en modningsbeholder, en homogeniseringsenhet, en seksjon for herding og forming av gelmasse, og en seksjon for kutting og salting, fig. 2 viser i lengdesnitt seksjonen for herding og gelforming, fig. 3 viser et tverrsnitt forfra av en sperreplate med skiveinnsatser for omvandling av produktet som fremstilles, fig. 4 viser fra siden i et planriss hvordan skiveinnsatsen er anordnet i sperreplaten, fig. 5 viser et oppriss av den fremre del av en forme/pregepresse med pregekjever, og fig. 6 viser samme i snitt og ovenfra.

I den foretrukne fremgangsmåte ifølge oppfinnelsen inngår flere prosesstrinn som gjør at man ut fra det flytende melkeproduktfiltrat, retentatet, som gjennomgår ultrafiltrering i en filterenhet 1, får fremstilt faste bestanddeler, særlig ost.

Den væske som fremkommer ved ultrafiltreringen føres ut i en modningsbeholder 2 hvor den gjennomgår en eventuell syrning ved hjelp av termofile og/eller mesofile syrekulturer for å bringe den til en beskaffenhet som egner seg for forming, ved passende valg av fysiske/kjemiske betingelser, særlig vedrørende kjøling og pH-verdi. Som eksempel kan nevnes at man lar et melkeprodukt som inneholder termofile syrekulturer utsettes for en kjøletemperatur nær 45 °C, men ikke under 36 °C, og en surhetsgrad på pH = 5,0-5,9.

Ved utløpet av modningsbeholderen 2 videreføres væskefiltratet av en matepumpe 3 til en homogeniseirngsenhet 4 som fortrinnsvis har to trykkhoder 5 for å øke trykket i produktet.

Under dette homogeniseirngstrinn (ved hjelp av enheten 4) foregår også en trykkøkning som presser sammen det væskeformede produkt i det indre av i det minste én trykk- eller reduksjonsenhet 6, særlig en reduksjonsventil, og denne enhet kan innstilles ved hjelp av en innstillingsmekanisme 7 med eller i form av fjærer.

Innenfor trykkøkningsfasen etableres et midlere trykk i filtratet på i nærheten av 300 bar, og filtratet føres deretter videre gjennom en innretning som kan anta form av en sperreplate 8 med flere hull 9. Ved passeringen av hullene i sperreplaten omdannes filtratet fra flytende form til en fastere gelmasse, særlig ostemasse. Åpningene 9 er anordnet slik på sperreplaten 8 at det dannes like sektorer 10 langs en generatrise (særlig en diameter) for en sirkulær plate 8. Åpningene 9 er delvis lukket av hver sin skiveinnsats 11 av wolframkarbid, og man kan særlig ha fem åpninger med tilsvarende fem skiveinnsatser (se fig. 3). Eventuelt kan man i området hvor man har satt inn sperreplaten 8 også anordne flere åpninger som tillater forbiføring av forskjellige materialer som tilføres under pumpingen og som føres med under turbulens i den ostemasse som dannes.

Ifølge et fordelaktig trekk ved oppfinnelsens produksjonsanlegg danner hullenes 9 gjennomgående akse 14 en vinkel a på noen grader, gjeme mellom 5 og 20°, fortrinnsvis 13° i forhold til hver av normalaksene 12 på en seteflate 13 for anlegg mot skiveinnsatsenes 11 ene endeflate. Denne skråstilling av innsatsene tillater på den ene side at det dannes materialstråler som divergerer og rettes mot innerveggene 15 bak sperreplaten 8, og på den annen side sikring av at hastighetsprofilen for ostemassen blir relativt plan, idet denne profil er bestemmende for en god fordeling av produktet og den ønskede fasthet av ostemassen.

På utløps- eller nedstrømssiden av dette omvandlingstrinn for produktet er det anordnet minst én ekspansjonsstrekning 16 hvor den gelformede masse får langstrakt pølseform. Dette skjer ved at massen først presses gjennom flere bend 17 hvorav minst ett utvider seg bakover og munner ut i et rør 18 med et passende tverrsnitt. Rørets innervegg 15 er overflatebehandlet og har bestemte egenskaper vis-å-vis ostemassen som kommer i kontakt med den. Røret 18 kan for eksempel være utført av plastmaterialet PMMA (polymetylmetakryl) hvis glideegenskaper er av betydning. Forøvrig er det fordelaktig å skråstille røret 18 noen grader, for eksempel en vinkel j3 mellom 5 og 30°, fortrinnsvis 15°, illustrert på fig. 2 som viser rørets midtakse 19 skrådd i forhold til horisontalen. Dette bevirker på den ene side at man får et tilstrekkelig trykkfall i røret for å sikre kontinuerlig fylling av det, og på den annen side fremmer det en gunstig endelig kutting av ostemassen i pølseform til passende porsjoner. Røret 18, som kan kalles et ekspansjonsrør, sørger for omvandling av den gelformede ostemasse til en homogen fastere pasta- eller typisk osteliknende konsistens hvor væskeinnholdet er redusert og hvor strukturen blir som i det endelige produkt.

På utgangssiden av innsatsene i sperreplaten vil strukturen ha en fasthet som kan måles på følgende måte: Et ostestykke føres først inn i en holder som er fastlagt etter normen DIN 10 331. En lengde på 25 mm på fullstendig plan legges under tråd med diameter 0,3 mm som senkes ned med hastighet 0,1 mm/s. Temperaturen av osteprøven skal være 15 °C. Den kraft som trengs for å få tråden til å trenge ned i osteprøvestykket måles av en passende kraftmåler, og inntrengningshastigheten holdes da konstant.

På denne måte har man for ost som er fremstilt ifølge oppfinnelsens fremgangsmåte fått følgende verdier for inntrengningskraften: 0,2-2,2 Newton. Disse verdier kan sammen-liknes med dem man oppnår for myke eller kremformede ostetyper, nemlig 0,04-0,1 Newton.

Det siste trinn i prosessen består i en kutting av den ostepølse som er dannet i røret, og dette skjer ved hjelp av en kutter 20, for eksempel en tråd av metall eller plast. Kuttingen kombineres med forming/preging i en presse 21. Ved utløpet av røret føres ostemassen kontinuerlig forbi pressen 21 som har bakker 22 hvis profil velges i forhold til den fasong som standardmålene tilsier og som kan bestemmes av brukeren. Således kan man for å fremstille ovale porsjonsbiter ha en konkav profil i bakkene 22.

I en annen utførelsesform kan bakkene 22 ha rettlinjet profil for å gi plane sidevegger på ostestykkene.

I det indre av bakkene 22 er det hulrom 23 med flere kjever 24 for preging og med en fremre del 25 som har tilsvarende profil som bakkene og vender mot ostemassen, idet kjevene er innrettet for å lage et hult trykkmerke 26 i produktet under sirkulasjon.

Kjevene 24 skyves frem mot sidene av den pølse som ostemassen danner ved hjelp av pressmekanismer 27, for eksempel pneumatiske trykksylindere. Hver sylinder har et anleggsplan 29 ved festet til en fast ramme i produksjonsanlegget, og hver av de frie ender av sylindrenes støtestang 28 er festet til sin respektive kjeve 24. Anleggsplanet går særlig gjennom et dreieanlegg som kan tillate kombinert aksial og radial bevegelse av kjevene 24 når de skal presse mot ostemassens sider.

Kjevenes 24 kinetikk kan dekomponeres på følgende måte i:

- en radial translatorisk bevegelse mot ostemassens side inntil det markeres en inntrykkspreging i produktet under bevegelse, - ostemassen opphører ikke å bevege seg fremover mot utgangen av bakkene 22 og fører derved med seg kjevene 24 i aksial bevegelse, og - kjevene 24 frigis og vender tilbake, særlig ved hjelp av et returfjærsystem, til deres originalplan for en ny syklus, idet bevegelsen således danner et pilgrimsskritt.

Kutteren 20 som kan ha en spent metallstreng på en svingarm 31 (fig. 1) beveger seg i en fremover- og tilbakegående sveipebevegelse og i en takt som bestemmes av brukeren og i fase med kjevenes 24 bevegelser, idet frontpartiet 32 (fig. 2) av bakkene 22 i området ved midtsonen 33 (fig. 6) har fatt avsatt trykkmerket 26 fra hver av kjevene 24.

Ifølge et annet karakteristisk trekk ved oppfinnelsen er snittplanet 34 for kuttingen skrådd en vinkel t på noen grader i forhold til hovedplanet for frontpartiet 32, gjerne mellom 5 og 20°, fortrinnsvis mellom 8 og 12°, for å kompensere for elastisiteten i den gelformede masse som ikke lenger holdes understøttet av røret, men av det tørre uttrekk fra filtratet.

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen utføres fortrinnsvis under styring av et automatisk system (ikke vist på tegningene) med datamaskinbase og programmerbare automatelementer for å kunne regulere bevegelsen av kutteren 20 i takt med maskindriften.

Ifølge en utførelsesform av denne fremgangsmåte tillater denne etablering en heving, svelling eller oppsvulming av det væskeformede filtrat ved inkorporering av et fluid i gassform, særlig karbon- eller nitratgass. Man kan likeledes tilføre smakstilsetningsmidler, tekstur- eller konsistensbestemmende midler eller spesielle næringsmidler, idet disse forskjellige midler eventuelt kan stamme fra annet enn melkeprodukter, i den væskeformede råostmasse eller i gelmassen, idet fordelingen av de tilsatte stoffer derved kan bli jevn.

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen sikrer at mesteparten av det væskeformede konsentrat fra ultrafiltreringen i filteret 1 etter føringen gjennom sperreplaten 8 med innsatsene 11, omdannes til en ostemasse eller et koagel hvis struktur går fra kremkonsistens og til en fastere form hvis karakteristiske egenskaper for eksempel tilfredsstiller normen DIN 10 331, i avhengighet av driftsparametrene. Videre innebærer ikke denne fremgangsmåte uttrekk av osteserum eller liknende, og dette gir en ikke ubetydelig forbedring ved utnyttelsen av filtratet, særlig med tanke på totalinnholdet av oppløselige proteiner i løpen.

Man merker seg likeledes at det som en betydelig fordel fullstendig unngås væskeuttrekking etter kuttingen, idet man derved unngår materialsvinn av de ferdig skårne enheter.

Med hensyn til utskiftbarheten av forme/pregepressen 21 og bakkene 22 er det mulig å utføre slik utskifting i løpet av meget kort tid, idet man således både kan endre de karakteristiske parametre for formen, massen, sammensetningen, konsistensen etc. for produktene som fremkommer ved produksjonen, og man kan likeledes øke mengden av fremstilte produkter ved å sørge for parallellanlegg som samtidig i flere kanaler utfører de trinn som følger etter filtreringen i en filterenhet 1 og på oppstrømssiden av en enhet 36 for nedlegging i saltlake.

Ifølge en annen utførelse av fremgangsmåten har forme/pregepressen 21 langstrakt form og er utrustet med en dobbel vegg som tillater gjennomføring av et oppvarmings- eller kjølefluid for heving eller senkning av massens temperatur.

Idet det er gitt at det heller ikke er uunngåelig å innføre osteløpe i filtratet eller råostvæske for dennes koagulering, vil man ikke ha risikoen av å måtte registrere fenomener så som "fetanløping" av osteskorpen, fenomener som i praksis ofte observeres i forbindelse med koagulering av et konsentrat som er ultrafiltrert og som inneholder løpe.

Andre varianter enn det som er beskrevet her kan også tenkes, men oppfinnelsens ramme er gitt av de oppsatte patentkrav.

Claims (20)

1. Fremgangsmåte for fremstilling av melkeprodukter og omfattende minst ett trinn for ultrafiltrering (1) og modning (2), karakterisert ved: minst ett trinn for trykkøkning i produktet, på nedstrømssiden i forhold til et trinn for homogenisering (4), minst ett etterfølgende fordelingstrinn som tillater overføring av en væskefase i produktet til en faststoffase, minst ett etterfølgende trinn for ekspansjon (16) eller trykkavlastning for forming, og til sist minst ett trinn for oppdeling (20) av det fremstilte faststoffprodukt i porsjoner.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at det væskeformede filtrat tillates svelling som følge av tilførsel av et fluid i gassform, særlig karbon- eller nitratgass.

3. Fremgangsmåte ifølge ett av kravene 1-2, karakterisert ved at den væske- eller gelformede råmasse for produktet tilføres midler for smaksforbedring, strukturering eller næringsmiddeliblanding, idet midlene eventuelt stammer fra annet enn melkeprodukter og tilføres mest mulig jevnt.

4. Fremgangsmåte ifølge ett av de foregående krav, karakterisert ved at oppdelingen av produktet utføres ved hjelp av minst én kutter (20) i kombinasjon med minst én innretning (18, 21) for forming og preging.

5. Fremgangsmåte ifølge krav 4, karakterisert ved automatstyring fra et system på datamaskinbasis og med programmerbare automatenheter, for å kunne styre bevegelsen av kutteren (20) og en kjeve (24) i takt med maskindriften.

6. Produksjonsanlegg for å utføre fremgangsmåten ifølge ett av kravene 1-5, karakterisert ved minst én sperreinnretning (8) i form av en sperreplate og utrustet med flere hull (9) for å presse filtratet eller råmassen gjennom, for å bevirke overføringen av væskefase til faststoffase.

7. Anlegg ifølge krav 6, karakterisert ved at det på nedstrømssiden av en homogeniseirngsenhet (4) er anordnet minst én trykkinnretning (5) for å presse den flytende råmasse fra homogeniseirngsenheten (4) inn i det indre av minst én reduksjonsenhet (6), særlig av typen reduksjonsventil, idet reduksjonsenheten (6) er innstillbar ved hjelp av en innstillingsmekanisme (7) med fjærer.

8. Anlegg ifølge ett av kravene 6 eller 7, karakterisert ved at sperreinnretningens (8) hull (9) er delvis lukkbare av skiveinnsatser (11) av wolframkarbid, og at antallet hull og skiveinnsatser særlig er fem.

9. Anlegg ifølge krav 8, karakterisert ved at sperreinnretningen (8) har flere åpninger som tillater forbiføring av forskjellige tilsetningsstoffer som tilføres ved pumping og under turbulens føres frem i råmassen.

10. Anlegg ifølge krav 8, karakterisert ved at hvert av hullene (9) har en seteflate (13) for sin skiveinnsats (11), og at aksen (12) normalt på denne seteflate (13) er skrådd en vinkel (a) på 5-20°, særlig 13° i forhold til hvert hulls (9) akse (14).

11. Anlegg ifølge ett av de foregående krav 6-10, karakterisert ved en ekspansjonsstrekning (16) for å utføre ekspansjonen av filtratet eller råmassen, idet ekspansjonsstrekningen omfatter flere bend (17) av hvilke minst ett divergerer og munner ut i en rørformet del eller et rør (18) med gitt tverrsnitt.

12. Anlegg ifølge krav 11, karakterisert ved at røret (18) er utført i plastmateriale, særlig plasttypen PMMA, i den hensikt at dets innervegg (15) og særlig dennes overflate skal virke gunstig overfor særlig en gelformet ostemasse i kontakt med overflaten.

13. Anlegg ifølge ett av kravene 11 eller 12, karakterisert ved at forme/prege-innretningen (18, 21) er langstrakt og utrustet med dobbel vegg for å tillate passasje av et varme- eller kjølefluid for temperaturregulering av massen.

14. Anlegg ifølge ett av kravene 11-13, karakterisert ved at rørets (18) langsgående midtakse (19) i forhold til horisontalen er skråstilt en vinkel (0) mellom 5 og 30°, særlig 15°.

15. Anlegg ifølge ett av kravene 6-14, karakterisert ved at forme/prege-innretningen (18, 21) har bakker (22) hvis profil er valgt for å passe til en pølseformet råmasse og standardmål som brukeren kan bestemme for det ferdige produkt.

16. Anlegg ifølge krav 15, karakterisert ved at bakkene (22) har hulrom (23) med flere kjever (24), idet en fremre del (25) av disse har en profil som tilsvarer formen av bakken (22) og strekker seg fremover mot den pølseformede råmasse slik at delen (25) kan prege inn et trykkmerke (26) i råmassen som føres fremover mot det ferdige produkt.

17. Anlegg ifølge krav 16, karakterisert ved at kjevene (24) er aktiverbare i translatorisk bevegelse i retning mot sidene av den pølseformede råmasse, ved hjelp av flere manøvreringsenheter (27) så som pneumatiske kraftsylindere.

18. Anlegg ifølge krav 17, karakterisert ved at manøvreringsenhetene (27) omfatter støtestenger (28) hvis frie ender samvirker med et anleggsplan (29) på de enkelte kjever (24), idet anleggsplanet (29) særlig definerer et dreieanlegg som tillater kombinasjonen av aksial og radial bevegelse av kjevene (24) når disse presser fra hver side mot den pølseformede råmasses sider.

19. Anlegg ifølge ett av kravene 15-18, karakterisert ved at kutteren (20) særlig omfatter en tråd av metall eller plast og som er strukket på en svingarm (31) som på sin side sveiper i bevegelse frem og tilbake under anleggets drift, ifølge en takt som bestemmes av brukeren og i fase med kjevenes (24) kinetiske bevegelse, hvorved frontpartiet (32) av bakkene (22) i området ved deres midtsone (33) derved frigis etter pregingen av trykkmerket (26) fra hver av kjevene (24).

20. Anlegg ifølge krav 19, karakterisert ved at kutterens (20) snittplan (34) er skrådd en vinkel (t) på noen grader i forhold til frontpartiets (32) plan, idet vinkelen kan være mellom 5 og 20°, fortrinnsvis mellom 8 og 12°.