Verfahren zum Erhöhen der Lagerfähigkeit und der Schlagfähigkeit von mittels Kurzzeit-Hocherhitzung behandeltem Rahm
Die Qualität von Rahm zur Herstellung von Schlag rahm wird beurteilt nach der beim Schlagen erreichbaren Volumenzunahme, weiter nach der beispielsweise durch die erforderliche Schlafzeit ausgedrückten Schlagfähigkeit sowie nach dem Mass der Serumabscheidung des Rahms im geschlagenen Zustand und der Festigkeit des geschlagenen Rahms. Für einen guten Schlagrahm wird beispielsweise eine Volumenzunahme um mehr als 100% gefordert, ferner eine Schlagzeit von weniger als 2-3 Minuten sowie eine Serumabscheidung von weniger als 1 ml in vier Stunden.
Es ist allgemein üblich, den Frischrahin vor der Abgabe an den Konsumenten einer Wärmebehandlung zu unterziehen. Aus lebensmittelpolizeilichen Gründen ist wenigstens eine Pasteurisation unumgänglich; bereits eine solche Behandlung kann nun aber eine Verminderung der Schlagfähigkeit verursachen.
In neuerer Zeit wird auch für Rahm die Kurzzeit Hocherhitzung in immer stärkerem Masse angewendet.
Bei diesem vorerst hauptsächlich für Konsummilch eingesetzten Verfahren wird die zu behandelnde Flüssigkeit während kurze Zeit - in der Regel nur wenige Sekunden - auf Temperaturen im Bereich von etwa 130 bis 1500 C erhitzt. Die behandelte Flüssigkeit ist völlig keimfrei und besitzt in bakteriologischer Hinsicht bei aseptischer Abfüllung und Verpackung eine unbeschränkte Haltbarkeit.
Besonders durchgesetzt hat sich in der Praxis das unter der eingetragenen Bezeichnung Uperisation bekanntgewordene Verfahren zur Kurzzeit-Hocherhitzung. Bei diesem Verfahren wird beispielsweise Milch kontinuierlich auf eine Temperatur zwischen etwa 70 : bis 800 C vorgewärmt, hierauf unter erhöhtem Druck direkt mit Wasserdampf zusammengeführt tmd dabei schlagartig auf Temperaturen im Bereich von beispielsweise 1500 C erhitzt. Unmittelbar anschliessend erfolgt durch Druckabsenkung eine plötzliche Abkühlung auf eine etwa auf der Höhe der Vorwärmtemperatur gelegene Expansionstemperatur.
Erfolgt eine Homogenisierung, wird die Milch in der Regel unmittelbar vor der Hocherhitzung bei Vofwärmtemperatur oder dann unmittelbar nach der Entspannung bei Entspannungstemperatur homogenisiert; sie wird dann weiter abgekühlt und keimfrei verpackt. Durch entsprechende Wahl des Entspannungsdruckes kann die bei der Drucksenkung aus der Milch verdampfende Wassermenge beeinflusst und so dafür gesorgt werden, dass die behandelte Flüssigkeit das ursprüngliche spezifische Gewicht oder aber eine gewünschte Konzentration oder Verdünnung aufweist.
Bei der Kurzzeit-Hocherhitzung von Rahm sind nun aber folgende Nachteile festgestellt worden. Erfolgt die Behandlung ohne Einschluss einer Homogenisierung, so entsteht innerhalb sehr kurzer Lagerzeit ein Aufrahmen unter Bildung einer kompakten Fettschicht.
Gleichzeitig wird mit der Bildung der kompakten Fettschicht die anfänglich gute Schlagfähigkeit ganz wesentlich vermindert.
Wird der Rahm auf die insbesondere bei Milch übliche Weise vor oder nach der Hocherhitzung bei den üblichen Homogenisationstemperaturen von 60 bis 800 C und einem Homogenisationsdruck von über
100 kg/cm2 homogenisiert, ist es wohl möglich, die Fettkügelchen für längere Zeit in Suspension zu halten.
Durch die Einwirkung der Homogenisationsbehandiung ist aber die Schlagfähigkeit je nach der erzielten Homogenisationswirkung bedeutend reduziert oder sogar praktisch vollständig vernichtet.
Jede wesentliche Reduktion des Homogenisations- druckes, insbesondere auf die beim Rahm oft angewandte Höhe von 10-30 kg/cm2, erlaubt wohl eine Verbesserung der Schlagfähigkeit, verringert aber die Lagerfähigkeit entsprechend dem niedrigen erzielten Homogenisationseffekt.
Bei der Homogenisierung des Rahms vor der Erhitzung geht anderseits der Homogenisationseffekt infolge der anschliessenden Erhitzung schon teilweise dadurch verloren, dass die Fettkügelchen bei den hohen Temperaturen sich wieder zusammenballen.
Wohl ist es möglich, durch Zugabe von milcheigenen Bestandteilen, wie Milchpulver, Lipoiden oder milchfremden Bestandteilen, wie Gelatine, Agar usw.
die Viskosität des Rahms zu erhöhen und damit das Aufrahmen weitgehend zu verhindern. Die meisten LQ bensmittelgesetze gestatten aber keinerlei Zugabe zum Rahm.
Die Erfindung bezweckt, die geschilderten Nachteile auszuschalten und insbesondere die Lagerfähigkeit und Schlagfähigkeit von mittels Kurzzeit-Hocherhitzung behandeltem Rahm zu erhöhen.
Das erfindungsgemässe Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass der Rahm nach der Hocherhitzung und vor einer Homogenisierung auf einer Temperatur abgekühlt wird, welche im oder unter dem Schmelzbereich der im Rahm enthaltenen Fettstoffe liegt, und dass anschliessend an diese Abkühlung der Rahm bei einer ebenfalls im oder unter dem Schmelzbereich der genannten Fettstoffe liegenden Temperatur homogem.- siert wird. Die Erfindung ermöglicht praktisch überhaupt erst, Rahm mit Hilfe der Kurzzeit-Hocherhitzung keimfrei zu machen, zu homogenisieren und für längere Zeit lagerfähig zu machen, ohne dass die Schlagfähigkeit wesentlich reduziert wird oder der Rahm bei der Lagerung aurahmt.
Zweckmässig kann unter Umständen die Homogenisationstemperatur im oder unter dem Erstarrungsbereich der im Rahm enthaltenen Fettstoffe liegen; durch entsprechende Wahl der Homogenisationstemperatuf und geeignete Anpassung des Homogenisationsdruckes kann nämlich die Viskosität des behandelten Rahms in beachtlichem Mass nach Wunsch verändert werden. Bei einer Homogenisationstemperatur von weniger als 260 C empfiehlt sich, zum Erreichen einer geeigneten Viskosität ein Homogenisationsdruck von wenigstens
100 kg/cm2; bei einer. Homogenisaltionsteunperatur oberhalb 280 C hat sich ein Homogenlsaftonsdruck von wenigstens 50 kg/cm2 als vorteilhaft erwiesen.
Die Erfindung und weitere mit ihr zusammenhängende Vorteile und Wirkungen sind nachstehend anhand eines Ausführungsbeispieles beschrieben.
Die Zeichnung zeigt schematisch eine Anlage zur Ausführung des erfindun gsgem ässen Verfahrens
Frischrahm wird in Tank 11 standardisiert, d. h.
auf den jeweils gewünschten Fettgehalt gebracht. Der standardisierte Rahm fliesst dann über die Leitung 12 der Pumpe 13 zu, welche den Rahm unter erhöhtem Druck in die Rohrschlange 14 des Vorwärmer 15 fördert. Dem Vorwärmer wird über die Leitung 16 ein geeignetes Heizmittel zugeführt, das den Vorwärmer über die Leitung 17 wieder verlässt. Als Heizmittel kann beispielsweise Frischdampf oder bei der Ent spannung des Rahms entstehender Brüdendampf benutzt werden. Durch nicht gezeichnete Regelmittel wird die Zufuhr des Heizmittel derart beeinflusst, dass der aus dem Vorwärmer 15 austretende Rahm eine Tempera tur von beispielsweise 750 C aufweist.
Der vorgewärmte Rahm strömt durch die Leitung
18 in die Erhitzungsvorrichtung 19, in welcher er mit dem durch die Leitung 20 zugeführten Frischdampf unmittelbar zusammengeführt wird. Wenigstens ein Teil des zugeführten Frischdampfes kondensiert im Rahm.
Die Erhitzungstemperatur wird durch einen Tempera turfühler 21 überwacht, der über den Regler 22 ein Regelsignal auf das Regelventil 23 einwirken lässt im Sinne einer Konstanthaltung der Erhitzungstemperatur.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel beträgt die Erhitzungstemperatur 1500 C. Der aus der Erhitzungs- vorrichtung kommende Rahm strömt durch die Leitung 24 in die Entspannungskammer 25. Im Drosselorgan 26 wird der Rahm auf einen im Innern der Kammer 25 herrschenden, unter dem Atmosphärendruck liegenden Druck entspannt und dabei schlagartig auf die dem Entspannungsdruck zugeordnete Sattdampftemperatur abgekühlt. Bei dieser Drucksenkung frei werdender Brüdendampf wird über die Leitung 27 abgeführt, die auf nicht gezeichnete Weise mit einer geeigneten Vorrichtung zum Erzeugen des gewünschten Vakuums im Innern der Vorrichtung 25 und einem Kondensator verbunden ist.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel beträgt die Entspannungstemperatur etwa 780 C; rechnerisch und praktisch lässt sich nachweisen, dass bei einer geeigneten, geringfügigen Temperaturdifferenz zwischen Vorwärmtemperatur und Entspannnngstemperatuf der behandelte Rahm das gleiche spezifische Gewicht aufweist wie das durch die Leitung 12 zuströmende Produkt. Aus der Entspannnngskammer 25 strömt der Rahm durch die Leitung 28 und die Pumpe 29 in den Kühler 30 der mit einer Zuleitung 31 und einer Ab führleitung 32 für ein Kühlmittel - z. B. Wasser - versehen ist. Erfindungsgemäss wird beim Durchströmen der Rohrschlange der Rahm auf eine im oder unter dem Schmelzbereich des Butterfettes liegende Tempe ratur abgekühlt.
Dieser Schmelzbereich liegt für Butterfett etwa zwischen 28 bis 370 C und ist abhängig von der jeweiligen Fütterung der Milchkühe, von der Tierrasse und der Laktationsperiode. In dem geschilderten Beispiel wird mit einer Abkühlung des Rahms im Kühler 28 auf 300 C gearbeitet.
Der abgekühlte Rahm strömt dann über die Leitung 34 in die Homogenisiermaschine 35. Hier wird der Rahm auf bekannte Weise mittels Kolbenpumpen auf den jeweils geeigneten Homogenisationsdruck - im vorliegenden Fall 80 kg/cm2 - gebracht und im Entspannungskopf 36 auf Atmosphärendruck entspannt.
Der Homogenisationsdruck kann auf übliche Weise durch Verstellen des Ventils 37 geändert werden. Der homogenisierte Rahm strömt durch die Leitung 35 in einen nicht gezeichneten weiteren Kühler und wird dann beispielsweise einer keimfrei arbeitenden Ab füllmaschine zugeführt.
Der auf geschilderte Weise behandelte Rahm, der eine Viskosität von etwa 24 Centipoise aufweist, wurde während vier Wochen in einer lichtgeschützten Packung bei Raumtemperatur gelagert. Nach Ablauf dieser Zeit wurde die Packung geöffnet; der Inhalt zeigte keinerlei Aufrahmung und die Schlagfähigkeit entsprach den eingangs präzisierten Anforderungen. Der geschlagene Rahm zeigte auch keine nachteilige Serumabscheidung.
Mit Hilfe der gleichen Anlage kann durch entspre chende Wahl von Menge und Temperatur eines in den Kühler 28 geführten Kühlmittels der Rahm vor Homogenisieren noch tiefer abgekühlt werden. Sehr geeignet hat sich eine Abkühlung auf eine im oder unter dem Erstarrungsbereich des Butterfettes liegende Tem peratur erwiesen, d. h. auf eine im Bereich von 17 bis
260 C gelegene Temperatur. Auch der Efstarrungs- bereich ist temperaturmässig im wesentlichen von der jeweiligen Fütterung abhängig, ferner von der Tier rasse und auch von der Laktationsperiode.
Es wurde festgestellt, dass bei Abkühlung des Rahms auf oder unterhalb den Erstarrungsbereich des Butterfettes vor- teilhaft Homogenisationsdrücke von über 100 kg/cm2 anzuwenden sind, um eine für Schlagrahm geeignete Viskosität des Rahms im Bereich von 20-30 Centipoise zu erhalten. Bei einer Abkühlung auf 220 C wird vorteilhaft mit einem Homogenisationsdruck von
150 kg/cm2 gearbeitet.
Die Erfindung ist nicht auf die geschilderten Ausführungsbeispiele beschränkt. Sie lässt sich auch anwenden, wenn das im Frischrahm enthaltene Butterfett durch andere Fette pflanzlicher oder tierischer Herkunft ganz oder teilweise ersetzt wurde. Auch in diesem Fall ist erfindungsgemäss der Rahm vor der auf die Erhitzung folgenden Homogneisierung auf eine Temperatur zu kühlen, die im oder unterhalb des Schmelzbereichs der verwendeten Fettstoffe liegt.
Weiter ist die Erfindung auch nicht beschränkt auf die Art der Durchführung der Kurzzeit-Hocherhitzung.
Vielmehr lässt sie sich auch dann anwenden, wenn der Rahm mittelbar in einem Wärmeaustauscher auf seine höchste Temperatur gebracht wird. Die Abkühlung hat naturgemäss dann lausschliesslich durch Wärmeaustausch zu erfolgen, da bei einer Entspannungskühlung eine unter Umständen unerwünschte Veränderung des spezifischen Gewichtes eintreten würde.
Process for increasing the shelf life and whipping ability of cream treated by means of short-term high heating
The quality of cream for the production of whipped cream is assessed according to the increase in volume that can be achieved during whipping, further according to the whipping ability expressed, for example, by the required sleeping time and the degree of serum separation of the cream when whipped and the firmness of the whipped cream. For a good whipped cream, for example, a volume increase of more than 100% is required, a whipping time of less than 2-3 minutes and a serum separation of less than 1 ml in four hours.
It is common practice to subject the fresh rhinestone to a heat treatment prior to delivery to the consumer. For food police reasons, at least one pasteurization is essential; even such a treatment can cause a reduction in the ability to strike.
In recent times, short-term high heating has also been used to an ever greater extent for cream.
In this process, which is initially mainly used for drinking milk, the liquid to be treated is heated to temperatures in the range of approximately 130 to 1500 C for a short time - usually only a few seconds. The treated liquid is completely sterile and, from a bacteriological point of view, has an unlimited shelf life in aseptic filling and packaging.
In practice, the method for short-term high heating, which has become known under the registered designation of superization, has become particularly popular. In this method, for example, milk is continuously preheated to a temperature between about 70: to 800 ° C, then directly combined with steam under increased pressure and suddenly heated to temperatures in the range of, for example, 1500 ° C. Immediately thereafter, the pressure drop causes a sudden cooling to an expansion temperature approximately at the level of the preheating temperature.
If homogenization takes place, the milk is generally homogenized immediately before high heating at pre-heating temperature or then immediately after relaxation at relaxation temperature; it is then cooled further and packaged aseptically. By appropriate selection of the relaxation pressure, the amount of water evaporating from the milk when the pressure is lowered can be influenced and it can be ensured that the treated liquid has the original specific weight or a desired concentration or dilution.
However, the following disadvantages have now been found in the short-term high heating of cream. If the treatment is carried out without including homogenization, creaming occurs within a very short storage time with the formation of a compact layer of fat.
At the same time, with the formation of the compact fat layer, the initially good whipping ability is very significantly reduced.
If the cream is used in the usual way, especially with milk, before or after high heating at the usual homogenization temperatures of 60 to 800 C and a homogenization pressure of over
100 kg / cm2 homogenized, it is probably possible to keep the fat globules in suspension for a longer period of time.
Due to the effect of the homogenization treatment, however, depending on the homogenization effect achieved, the impact capacity is significantly reduced or even practically completely destroyed.
Any substantial reduction in the homogenization pressure, especially to the level of 10-30 kg / cm2 that is often used for cream, allows an improvement in the whipping ability, but reduces the shelf life in accordance with the low homogenization effect achieved.
When the cream is homogenized before heating, on the other hand, the homogenization effect is partially lost as a result of the subsequent heating because the fat globules clump together again at the high temperatures.
It is possible, by adding milk components such as milk powder, lipoids or non-milk components such as gelatine, agar, etc.
to increase the viscosity of the cream and thus largely prevent creaming. Most LQ food laws do not allow any addition to the cream.
The invention aims to eliminate the disadvantages outlined and in particular to increase the shelf life and whipping ability of cream treated by means of short-term high heating.
The method according to the invention is characterized in that the cream is cooled after high heating and before homogenization to a temperature which is in or below the melting range of the fatty substances contained in the cream, and that following this cooling the cream is also in or below the temperature lying within the melting range of the fatty substances mentioned is homogenized. The invention makes it practically possible in the first place to make cream germ-free with the help of short-term high heating, to homogenize it and to make it storable for a longer period of time without the whipping ability being significantly reduced or the cream framing during storage.
Under certain circumstances, the homogenization temperature can expediently be in or below the solidification range of the fatty substances contained in the cream; By choosing the homogenization temperature accordingly and adapting the homogenization pressure appropriately, the viscosity of the treated cream can be changed to a considerable extent as desired. At a homogenization temperature of less than 260 C, a homogenization pressure of at least one is recommended to achieve a suitable viscosity
100 kg / cm2; at a. Homogenization temperature above 280 ° C., a homogeneous juice pressure of at least 50 kg / cm2 has proven to be advantageous.
The invention and further advantages and effects associated therewith are described below using an exemplary embodiment.
The drawing shows schematically a system for carrying out the method according to the invention
Fresh cream is standardized in tank 11; H.
brought to the desired fat content. The standardized cream then flows via the line 12 to the pump 13, which conveys the cream into the pipe coil 14 of the preheater 15 under increased pressure. A suitable heating medium is fed to the preheater via line 16 and leaves the preheater via line 17. As a heating means, for example, live steam or the exhaust steam generated when the cream is released can be used. The supply of the heating medium is influenced by regulating means (not shown) in such a way that the cream emerging from the preheater 15 has a temperature of 750 ° C., for example.
The preheated cream flows through the pipe
18 into the heating device 19, in which it is brought together directly with the live steam supplied through line 20. At least part of the live steam supplied condenses in the cream.
The heating temperature is monitored by a tempera ture sensor 21, which allows a control signal to act on the control valve 23 via the controller 22 in order to keep the heating temperature constant.
In the present embodiment, the heating temperature is 1500 C. The cream coming from the heating device flows through the line 24 into the expansion chamber 25. In the throttle element 26, the cream is expanded to a pressure inside the chamber 25 that is below atmospheric pressure and thereby suddenly cooled to the saturated steam temperature associated with the expansion pressure. When the pressure is reduced, the exhaust vapor released is discharged via line 27, which is connected, in a manner not shown, to a suitable device for generating the desired vacuum inside the device 25 and to a condenser.
In the present embodiment, the relaxation temperature is about 780 C; It can be proven mathematically and practically that with a suitable, slight temperature difference between the preheating temperature and the relaxation temperature, the treated cream has the same specific weight as the product flowing in through the line 12. From the relaxation chamber 25, the cream flows through the line 28 and the pump 29 into the cooler 30 with a supply line 31 and a discharge line 32 for a coolant - z. B. Water - is provided. According to the invention, when flowing through the coil, the cream is cooled to a temperature in or below the melting range of the butter fat.
This melting range for butterfat is between 28 and 370 C and depends on the feeding of the dairy cows, the breed of animal and the lactation period. In the example shown, the cream is cooled to 300 ° C. in the cooler 28.
The cooled cream then flows via line 34 into the homogenizing machine 35. Here, the cream is brought to the appropriate homogenization pressure - in the present case 80 kg / cm2 - in a known manner by means of piston pumps and expanded to atmospheric pressure in the expansion head 36.
The homogenization pressure can be changed in the usual way by adjusting the valve 37. The homogenized cream flows through line 35 into a further cooler, not shown, and is then fed to, for example, an aseptic filling machine from.
The cream treated as described, which has a viscosity of about 24 centipoise, was stored for four weeks in a light-protected package at room temperature. After this time the pack was opened; the content showed no creaming whatsoever and the punching ability corresponded to the requirements specified at the beginning. The whipped cream also showed no adverse serum separation.
With the help of the same system, the cream can be cooled even deeper before homogenization by appropriate choice of the amount and temperature of a coolant fed into the cooler 28. Cooling to a temperature in or below the solidification range of the butter fat has proven to be very suitable; H. to one in the range of 17 to
260 C located temperature. In terms of temperature, the freezing area is essentially dependent on the respective feeding, also on the breed of animal and also on the lactation period.
It has been found that when the cream is cooled to or below the solidification range of the butterfat, it is advantageous to use homogenization pressures of over 100 kg / cm2 in order to obtain a cream viscosity in the range of 20-30 centipoise suitable for whipped cream. When cooling to 220 C, a homogenization pressure of
150 kg / cm2 worked.
The invention is not restricted to the exemplary embodiments described. It can also be used if the butter fat contained in the fresh cream has been completely or partially replaced by other fats of vegetable or animal origin. In this case, too, according to the invention, the cream is to be cooled to a temperature which is in or below the melting range of the fatty substances used, before the homogenization which follows the heating.
Furthermore, the invention is also not restricted to the type of implementation of the short-term high heating.
Rather, it can also be used when the cream is brought to its highest temperature indirectly in a heat exchanger. The cooling then naturally has to take place exclusively through heat exchange, since in the case of a relaxation cooling a change in the specific weight, which may be undesirable under certain circumstances, would occur.