Produksjon av meieriprodukter 8258513109 [PDF]

Zitiervorschau

Kirsti Hagenes

Produksjon av meieriprodukter Bokmål/nynorsk

NB Rana Depotbiblioteket

Yrkesopplæring ans 1999

©Yrkesopplæring ans, Oslo 1999

1. utgave, 1. opplag Læreboka er godkjent av Nasjonalt læremiddelsenter i mars 1999 til bruk i videregående skole på studieretning for meieriindustri VK2 i faget produksjon av meieriprodukter, modulene 2 og 3. Godkjenningen er knyttet til fastsatt læreplan fra januar 1996 og gjelder så lenge læreplanen er gyldig. Nynorskdelen er oversatt av Jan Gausemel

Grafisk utforming: Grafisk Verksted as Omslag: Cover Design as Fotografier: Norske Meierier Illustrasjoner: Evy Neergaard, Einar Evar (brunost), Liv Vatle, Mejerilære 1 og 2 av E. Waagner Nielsen og Jens A. Ullum, Mejerimaskinlære 2 av Egil Eskelund og Poul V. Hansen, Dairy processing handbook (Tetra Pak).

Printed in Norway by PDC Tangen as, 1930 Aurskog, 1999

ISBN 82-585-1310-9

Det må ikke kopieres fra denne boka i strid med åndsverk­ loven eller avtaler om kopiering inngått med Kopinor, Interesseorgan for rettighetshavere til åndsverk. Kopiering i strid med lov eller avtale kan medføre erstatningsansvar og inndraging og kan straffes med bøter eller fengsel. I denne boka er ca. 40 % skrevet på nynorsk i henhold til brev datert 28.01.87 fra Kirke- og undervisningsdepartementet.

Til elevene Når dere skal bruke denne læreboka, må dere starte med stof­ fet i kapittel 1, som er en innledning. Så bør dere arbeide med emnene i kapitlene 2, 3, 4, og 5 i den rekkefølgen. Etter dette spiller rekkefølgen ingen rolle.

Det er vanskelig å forstå hva som skjer i meieriprosesser uten en viss bakgrunn i mikrobiologi, kjemi og fysikk. I denne boka er det lagt vekt på å holde stoff som berører disse fagområde­ ne, på et enkelt nivå, eventuelt med noe forklaringer. Det er ellers viktig at undervisninga i mikrobiologi og kjemi får gå parallelt med undervisninga i dette faget. Dere må lære å forstå og bruke vanlige faguttrykk. Men for ikke å forvirre unødig er bruken av spesielle uttrykk begren­ set til de nødvendige og mye brukte. Nye uttrykk i teksten for­ klares etter hvert. Det er laget oppgaver til hvert kapittel i boka. Oppgavene er delt i to kategorier: kontrollspørsmål og arbeidsoppgaver. Kontrollspørsmålene vil dere finne svar på når dere leser det aktuelle kapitlet. Arbeidsoppgavene går utover teksten i det enkelte kapitlet. I noen tilfeller fins svaret i andre deler av læreboka eller i andre tilgjengelige lærebøker. Til noen opp­ gaver må dere lete og bruke andre kilder.

Forord Ørland Meieriskole er en liten skole og den eneste skolen i landet som gir meieriutdanning på nivået videregående skole. Vi har ikke hatt egne lærebøker. De siste årene har vi brukt lærebøker skrevet for dansk meieriskole. Med Reform 94 fulg­ te bevilgninger til lærebøker for alle godkjente læreplaner. Dette er vi svært takknemlige for.

Denne boka er et samarbeidsprosjekt hvor fagfolk fra meieriindustrien har gitt bidrag på sine fagområder. Kapittel 2 er skrevet av Odd Ivar Haug, Tine Midt-Norge avd. Verdal. Kapittel 7 er skrevet av Sigrid J. Thorsen, Tine Midt-Norge avd. Tunga. Kapittel 8 er skrevet av Liv Ellen Stokkeland, Tine MidtNorge avd. Elnesvågen. Kapittel 10 er skrevet av Knut Sigurd Ljøkelsøy, Tine MidtNorge avd. Ørland. Kapittel 11 er skrevet av Solveig Øvren og Kirsten Madslien Bjørke, Begge Tine Norske Meierier, FoU-avd. Kapittel 13 er skrevet av Anton Jenssen, Tine Midt-Norge avd. Høgset. Kapittel 14 er skrevet av Bjørn Støver, Tine Nord-Norge avd. Tromsø. Kapittel 9 er skrevet med utgangspunkt i boka Brunost av Gunvor Irene Dingstad. Jeg vil gjerne få takke følgende personer som alle har lest deler av manuskriptet og gitt verdifulle kommentarer: Arnfinn Rage, Hans Petter Bjørningstad, Ragnhild Heiberg, Bente Dutard, Per Roger Svee, Gunnar Bakkene, Olav Sandstad, Kjell Larsen og Ketil Storrø.

Jeg vil også få takke Erhversskolernes Forlag og de danske forfattere, som har latt oss bruke stoff fra de danske meierilærebøkene. Store deler av teksten i kapittel 7 om smør og i kapittel 8 om kvitost er oversettelser fra de tilsvarende kapittler i Mejerilære 1 og 2 av E.Waagner Nielsen og Jens A. Ullum. Teksten om maskinteknikk er i flere kapittler oversettelser fra Mejerimaskinlære 1 og 2 av Eigil Eskelund og Poul V. Hansen. Dessuten takker jeg Tetra Pak Processing Systems AB som lot oss få bruke mange illustrasjoner fra Dairy Processing Handbook. APV Pasilac har oversettelsesretten til bøkene Mejerilære 1 og Mejerilære 2 (Dairy Technologi 1 og 2). De har gitt tillatelse til å oversette avsnittene fra disse bøkene. Janne Godøy, Tine Kompetansesenter, skal ha stor takk for ar­ beidet med å dra hele prosjektet i gang.

Ørland Meieriskole, 14. januar 1999 Kirsti Hagenes

Innhold 1

Hva er melk?.............................................................. Den normale sammensetningen av melka............... Kort melkekjemi .........................................................

9 9 10

2

Melka på gården....................................................... Melkesyntesen i juret................................................. Melkestellet på gården............................................... Variasjoner i sammensetningen av melka ............... Krav til leverandørmelk.............................................

19 19 22 26 28

3

Råstoffbehandling .................................................. Inntransport ............................................................... Lagring av rå melk på meieriet ................................. Termisering.................................................................. Transport av melk mellom meierier..........................

34 34 37 39 40

4

Melkebehandling ..................................................... Varmebehandling ....................................................... Separering.................................................................... Homogenisering.......................................................... Membranfiltrering......................................................

42 42 55 62 66

5

Syrningsteknikk....................................................... Bruk av kulturer i meieriindustrien ......................... Dyrking av syrekulturer ............................................ Produksjon av brukssyre og morsyre ........................ Kvalitetskrav og faremomenter................................. DL-kulturen ................................................................ Påvirkning av balansen i en DL-kultur ...................

77 77 79 82 83 87 91

6

Konsummelk ............................................................. Hva er konsummelk?.................................................. Søte melkeprodukter ..................................................

94 94 95

Kremfløte .................................................................... 99 Syrnede melkeprodukter............................................ 103 Emballasje til konsummelk ....................................... 117

7

Smør ........................................................................... Hva er smør?............................................................... Råstoffet ...................................................................... Fløtebehandling.......................................................... Den kontinuerlige smørmaskinen ............................. Kjerningsprosessen .................................................... Eltingsprosessen......................................................... Reinkjerning ............................................................... Regulering av vanninnholdet .................................... Tilsetninger til smøret ............................................... Pakking og lagring ..................................................... Syrnet smør ................................................................ Kvalitetskrav og produktfeil...................................... Kjernemelk .................................................................

120 120 122 123 127 130 131 132 133 135 136 137 139 141

8

Kvitost ....................................................................... Hva er ost? .................................................................. Grunnleggende prinsipper ved osteframstilling...... Behandling av ystemelk............................................. Løype- og syrefelling av kasein.................................. Tilsetninger til ystemelk og ystekar.......................... Ysteprosessen ............................................................. Forming av ost ............................................................ Salting......................................................................... Modning ...................................................................... Lagerbehandling......................................................... Ostefeil ......................................................................... Særdrag ved visse ostetypar ......................................

143 143 145 147 150 152 156 163 167 171 175 179 179

9

Brunost...................................................................... Kva er brunost? .......................................................... Råstoffet til brunosten ............................................... Første konsentrering.................................................. Andre konsentrering .................................................. Røring og kjøling......................................................... Pakking og lagring ..................................................... Kontinuerleg brunostframstilling ............................. Kvalitetskrav og produktfeil......................................

186 186 189 191 197 199 202 203 205

10

Iskrem........................................................................ Kva er iskrem?............................................................. Råvarer ........................................................................ Prosessbehandling......................................................

209 209 211 216

11

UHT-produkt ............................................................ Ultrapasteurisering.................................................... Råvarer ........................................................................ Framstillingsprosess og utstyr .................................. Kontroll ........................................................................ Økonomi .......................................................................

224 224 225 228 236 236

12

Industriprodukt ...................................................... Standardprodukt ........................................................ Tørrmjølk ..................................................................... Kasein og kaseinat ..................................................... Myseprodukt................................................................ Mjølkefeittprodukt ..................................................... Flytande produkt ....................................................... Kundetilpassa produkt...............................................

238 238 239 247 249 251 252 253

13

Rør, ventilar og pumper ....................................... Røropplegg og rørgater............................................... Ventilar ........................................................................ Pumper.........................................................................

254 254 256 262

14

Varme og kulde........................................................ 273 Varme ........................................................................... 273 Kulde ............................................................................ 280

Stikkord.............................................................................. 286

1 Hva er melk? Melkeproduksjon er en svært viktig del av norsk landbruk. Fra norske gårdsbruk ble det i 1997 levert 1682 millioner liter ku­ melk og 23 millioner liter geitemelk til meieriene. Denne melka er råstoff for mange ulike meieriprodukter som selges på det norske markedet, eller som eksporteres. Denne læreboka handler hovedsakelig om de prosessene melka gjennomgår på meieriene, om de ulike produktene og om det utstyret som trengs. Vi har også med litt om melka før den kommer til meieriet. For at stoffet skal være lettere å forstå, begynner vi med et kort kapittel om hvordan melka er sammensatt, og om de viktig­ ste bestanddelene i melka. Det har vi gjort for at du som bruker denne læreboka, skal ha nødvendig bakgrunn i melkekjemi for å forstå det vi forklarer i de andre kapitlene. Mer om melkekjemi finner du i læreboka «Mikrobiologi, produktkjemi og ernæring».

Den normale sammensetningen av melka Alle pattedyr produserer melk. Fra naturens side er melka ment å være næring for avkommet i den første levetida. Derfor er melk et allsidig sammensatt næringsmiddel. Sammensetningen av melk er tilpasset avkommets behov. Det betyr at melk fra ulike pattedyr har noe ulik sammensetning. Kumelk er det viktigste melkeslaget, men melk fra geit, sau, kamel, rein og hoppe blir også brukt som næringsmiddel. I denne læreboka konsentrerer vi oss om kumelk, så når vi sier melk, er det kumelk vi mener. Hva består så melk av? Det vi finner mest av i melk, er vann. Alt det som ikke er vann, kaller vi tørrstoff. Tørrstoffet består av fett, protein, laktose og en gruppe stoffer som blir kalt aske. Produksjon av meieriprodukter 9

%

Figur 1.1 Sammensetning av norsk melk (gjennomsnitt)

Kumelk

Geitemelk

Fett

4,0

3,6

Protein

3,2

2,9

Laktose

4,7

4,4

Aske

0,7

0,8

Tørrstoff

12,6

11,7

Vann

87,4

88,3

Sammensetningen av melk fra samme dyreslag varierer en del, avhengig av blant annet foring og arv. (Les mer om dette på side 26.) Derfor er de verdiene som er vist på figur 1.1, gjennomsnittsverdier. Kjemisk analyse av en tilfeldig prøve tatt ved melking kan gi andre verdien

Kort melkekjemi Fett Sammensetning og egenskaper Melk inneholder gjennomsnittlig 4 % fett. Av dette er 98-99 % det vi kaller triglyserider, mens de resterende 1-2 % er fosfolipider, kolesterol, karoten og fettløselige vitaminer.

10 Produksjon av meieriprodukter

Et triglyserid er en forbindelse mellom alkoholen glyserol og tre like eller ulike fettsyrer.

Figur 1.2 Oppbygning av et triglyserid

- Fettsyre 1 - Fettsyre 2 - Fettsyre 3

Glyserol

I melkefett fins det minst 18 forskjellige fettsyrer, som kan kombineres til svært mange ulike triglyserider. En fettsyre er en kjede av hydrokarboner med en karboksylgruppe i enden. Ulike fettsyrer har ulik lengde på hydrokarbonkjeden. Typisk for melkefett, sammenliknet med annet fett, er at melkefettet inneholder - mye korte fettsyrer - mye mettet fett De fettsyrene som har ti eller færre karbonatomer i kjeden, blir regnet for korte fettsyrer. De utgjør ca. 10 % av melke­ fettet.

Stearinsyre (mettet):

HHHHHHHHHHHHHHHHH I

I I

I

I

I

I

I

I

I

I

I

I

I

I

I

I

o

H-C-C-C-C-C-C-C- c-c-c-c-c-c-c-c-c-c-c I

I I

I

I

I

I

I

I

I

I

I

I

I

I

I

I

OH HHHHHHHHHHHHHHHHH hydrokarbonkjede karboksyl­ gruppe

Oljesyre (umettet):

Figur 1.3 Oppbygning av mettet og umettet fettsyre

HHHHHHHHHHHHHHHHH

zz° I I I I I I I I I I I I I I I I I H-C-C-C-C-C-C-C-C-C=C-C-C-C-C-C-C-C-C I I I I I I I I I I I I I I I I I OH HHHHHHHHHHHHHHHHH

En fettsyre blir kalt mettet hvis karbonkjeden bare har enkeltbindinger. Har den en eller flere dobbeltbindinger, er den umettet. 50-70 % av melkefettet er mettede fettsyrer, 25-45 % er umettede fettsyrer. Dobbeltbindinger er mer ustabile enn enkeltbindinger. Umettede fettsyrer har lavere smeltepunkt enn de mettede. Det betyr at med økende andel umettet fett blir fettet bløtere og smelter ved en lavere temperatur. Melkefettet har ikke skarpe smelte- eller størkningspunkter. Det skyldes at fettet er en blanding av mange forskjellige triglyserider. Disse triglyseridene har ulikt smeltepunkt av­ Produksjon av meieriprodukter 11

hengig av hvilke fettsyrer som inngår i molekylet. Smør blir derfor gradvis mykere ved oppvarming etter som flere triglyserider smelter. Fettet er fullstendig smeltet når tempera­ turen kommer opp i 28-35 °C. Smeltet fett begynner å størkne i temperaturområdet 19-26 °C. Jodtallet er et mål på andelen umettet fett. Et høyt jodtall betyr at det er mye umettet fett. Jodtallet i melkefettet varie­ rer normalt mellom 28 og 40. Det er lavest om vinteren og høyest om sommeren. Fettsyresammensetningen i melk varie­ rer først og fremst med foringa. Gras og kløver er forslag som gir høyt jodtall, mens korn, halm og rotvekster gir lavt jodtall. Den gule fargen på melkefettet kommer av det gulrøde far­ gestoffet karoten. Karoten kommer fra grønne planter i foret. Fargeintensiteten kan derfor variere med foringa. Geitemelka inneholder ikke karoten, og fettet er derfor ikke gult, men kvitt. Fettkulene Fett er normalt ikke løselig i vann. I melka er det den spesiel­ le fettkulestrukturen som gjør at fettet holder seg fordelt. Fettkulene varierer i størrelse fra 1 til 10 /zm (1 /zm = 1 tusen­ dels millimeter), med 4 som gjennomsnitt. Ytterst finner vi fettkulemembranen, og inni er det en blanding av fast og flytende fett. Hvor mye som er fast eller flytende, avhenger av tempe­ raturen. Fettkulemembranen inneholder mye proteiner og fosfolipider. Fosfolipidene er det vi kaller emulgatorer. De har en del av molekylet som tiltrekkes av vann. Denne delen vender ut mot melkeserumet, det vil si vannfasen i melka. En annen del av molekylet tiltrekkes av fett, og den vender inn mot fettet. Det gjør at fettet i ulike fettkuler ikke kan flyte sammen og skilles ut fra melka - så lenge fettkulemembranen er hel. Fettkulemembraner kan skades ved pumping, røring, frysing osv. Fett fra ødelagte fettkuler blir kalt fritt fett. Fritt fett er uønsket, fordi det fører til sammenklumping og utskillelse av fett, og fordi fritt fett er mer utsatt for kjemisk omdanning.

Kjemisk omdanning av melkefett Fettmolekylet kan spaltes til glyserol og frie fettsyrer. Det kal­ ler vi lipolyse. Lipolyse vil gi smaksfeil i melk og meieripro­ dukter. Det kommer av at en del av fettsyrene (de korte) har en sterkt besk smak når de er i fri form.

12 Produksjon av meieriprodukter

Lipolyse kommer av enzymer som vi kaller lipaser. Det er to typer lipaser i melka: jurlipasene, som følger med fra juret, og bakterielipaser, som dannes ved vekst av enkelte bakterier. Jurlipasene blir ødelagt ved lavpasteurisering av melka, men bakterielipasene er ofte varmestabile. Fettkulemembranen beskytter triglyseridene mot lipaseangrep. Oksidasjon kaller vi det når oksygen tas opp av dobbeltbindingene i umettede fettsyrer, slik at det dannes aldehyder. Disse stoffene gir smaksfeil som vi kaller oksidert smak. I melka har vi enkelte faktorer som hemmer, og andre som fremmer oksidasjon. Balansen mellom disse faktorene avgjør graden av fettoksidasjon. Har vi mye tilgjengelig oksygen, kopper- eller jernioner, lav pH-verdi eller lyspåvirkning, øker oksidasjonsfaren.

Proteiner Alle proteiner er bygd opp av lange kjeder av aminosyrer. 20-22 forskjellige aminosyrer er vanlige i proteinene. En ami­ nosyre inneholder en karboksylgruppe og en aminogruppe. Resten av molekylet er forskjellig oppbygd for hver enkelt aminosyre.

H

H

।

Figur 1.4 Formel for en aminosyre (alanin)

Z/O

1

H-C-C-C

OH

il

H

N

H

H

Aminogruppa inneholder et nitrogenmolekyl. Alle proteiner inneholder derfor nitrogen, og ved kjemisk analyse for be­ stemmelse av proteininnholdet er det nitrogeninnholdet som egentlig blir målt. Men i melk er det også andre nitrogenholdige stoffer, for eksempel frie aminosyrer og korte aminosyrekjeder (som blir kalt peptider eller polypeptider). De blir da kalt «ikke-proteiner» eller NPN, som er forkortelse for det engelske «Non Protein Nitrogen». NPN utgjør ca. 5 % av de nitrogenholdige stoffene i melka.

Produksjon av meieriprodukter 13

Ikke-protein (NPN) 5% Nitrogenholdige stoffer (3,3 % protein) 100 %

GLOBULIN 1/3 5%

ALBUMIN 2/3 11 %

Egentlig protein 95% KASEINER

4/5

Figur 1.5 Inndeling av melkeproteinet i grupper

> ALFAs-kasein 1/2 11 %

78 %---------- > BETA-kasein 7/20

39 %

KAPPA-kasein 12 % 3/20 Kasein Kaseinet er det viktigste melkeproteinet. Rundt 80 % av det egentlige proteinet er kasein. Kasein felles fra melk ved syrning til pH 4,6. Kaseinet blir igjen delt inn i tre hovedfraksjoner: alfakasein (50 %), betakasein (35 %) og kappakasein (15 %). Kaseinene i melka opptrer ikke som enkeltmolekyler, men de fins i såkalte kaseinmiceller. Kaseinmicellene har en stør­ relse på 0,03-0,3 /zm, og de består av mange tusen molekyler av alfas-, beta- og kappakasein. Kappakaseinet inneholder en del med en negativ ladning. Det gir kaseinmicellene en nega­ tiv overflateladning, som gjør at de frastøter hverandre. I alfaog betakaseinet er det fosfatgrupper som binder kalsium. Disse bindingene er med på å holde micellene sammen.

Figur 1.6 Modell av kaseinmicelle

14 Produksjon av meieriprodukter

Denne modellen viser hvordan kaseinmicellene er bygd opp av mindre submiceller. De submicellene som inneholder mest kappakasein, ligger ytterst i micellene. Kalsiumfosfatgrupper bin­ der submicellene sammen.

Kaseinet i melka kan felles ut på to måter. Den ene måten er ved syrning (tilsatt syre eller syre produsert av bakterier i melka). Etter hvert som melka blir surere og syra avgir H+ ioner, nøytraliseres overflateladningen til kaseinmicellene. Ved pH 4,6 er ladningen helt nøytralisert. Når ladningen blir liten nok og micellene ikke lenger frastøter hverandre, koagu­ lerer melka. Det betyr at partiklene klumper seg sammen, og det blir dannet et gel, et proteinnettverk. Koaguleringa er avhengig både av pH-verdi og temperatur. Disse kombinasjonene gir koagulering: pH 6,7 og 150 °C pH 6,3 og 120 °C pH 6,0 og 100 °C pH 5,0 og 20 °C I søt melk (pH 6,7) får vi altså ikke felt ut kaseinet annet enn ved ekstremt hard varmebehandling. Den andre metoden for kaseinfelling er ved hjelp av osteløype. Osteløype er et enzym som spalter vekk den negativt ladde delen av kappakaseinet. Når denne spaltinga har skjedd, mister kaseinmicellene den negative ladningen, og mi­ cellene støter sammen. Da får vi geldanning. Myseprotein Myseproteinet utgjør ca. 20 % av det egentlige proteinet. Definisjonene av myseprotein er at det ikke kan felles ut fra melk ved hjelp av syre eller løype. Når kaseinet er utfelt og vi har fått skilt melka i ostestoff og myse, er myseproteinene oppløst i mysa. Myseproteinet deles inn i to undergrupper: globulinene (1/3 av myseproteinet) og albuminene (2/3). Myseproteinene opp­ trer som enkeltmolekyler. Myseproteinene har den egenskapen at de denatureres ved kraftig oppvarming, det vil si at den kjemiske strukturen til molekylet endrer seg. Denaturerte myseproteiner felles ut fra melka ved at de legger seg på heteflater eller følger med i kaseingelet når kasein felles med løpe eller syre. Myseproteinene inneholder mye svovelholdige aminosyrer. Fra disse aminosyrene frigjøres det H2S når melka får kraftig varmebehandling. Det medvirker til en typisk «kokt smak» som vi kan få i melk. Produksjon av meieriprodukter 15

Laktose Laktose, som også blir kalt melkesukker, fins bare i melk. Det er et karbohydrat, et disakkarid som består av en glukosedel og en galaktosedel. Sammenliknet med sukrose (rørsukker) smaker laktose min­ dre søtt og er tyngre løselig. Laktose blir omdannet til melkesyre når melkesyrebakterier vokser i melka. Slik syrning er svært viktig i mange meieri­ produkter. Ved oppvarming av melk til høy temperatur i lang tid kan vi få bruning. Laktosen reagerer da med frie aminogrupper i melkeproteinet, og det dannes rødbrune fargestoffer og mange smaksstoffer. Det er denne reaksjonen som gir brunosten den rette fargen. Men i andre produkter vil vi helst unngå bruningsre aksjoner.

Aske Når vann dampes bort fra melk, sitter vi igjen med tørrstoffet. Når vi tenner på tørrstoffet og lar det brenne, blir vi sittende igjen med asken. Asken utgjør ca. 0,7 % av melka. Den består av salter av mange ulike metaller. Kalium, kalsium, natrium og magnesium er de viktigste metallionene. Viktige syreioner er fosfat, klorid, karbonat og sulfat. Kopper, jern og mangan er viktige sporstoffer. (Et sporstoff er et stoff som fins i svært små mengder.) Saltene i melka er enten løst i vannet i melka eller bundet til partikler i melka. Mye kalsiumfosfat er bundet til kasein­ micellene. Saltene har innflytelse på smaken på melka. Noen av me­ tallionene inngår i enkelte enzymprosesser. Kalsiuminnholdet er viktig i samband med osteproduksjon, og jern- og kopperinnholdet påvirker fettoksidasjon.

Andre stoffer i melk • Sitronsyre Det fins ca. 0,2 % sitronsyre i kumelk, men innholdet kan variere en del. Sitronsyre er et viktig råstoff for produksjon av CO2 og aromastoffer når melk syrnes med melkesyrebakterier.

16 Produksjon av meieriprodukter

• Luft Det fins alltid noe luft i melk, men mengden kan variere mye. Et høyt luftinnhold er uønsket.

• Enzymer Enzymer er spesielle proteiner som har den egenskapen at de påvirker kjemiske reaksjoner. I melk fins det mange enzymer. Noen stammer fra jurcellene hos kua, og andre kommer fra bakterier som vokser i melka. Enzymene er spesifikke med hensyn til hvilke reaksjoner de påvirker. Enzym aktiviteten varierer for alle enzymer med pH-verdi og temperatur. Enzymer kan inaktiveres ved varmebehandling, men hvor sterk varmebehandling som trengs, varierer for ulike enzy­ mer. • Vitaminer Melk inneholder de fettløselige vitaminene A, D, E og K og de vannløselige B- og C-vitaminene. Vitamininnholdet er viktig for næringsverdien i melka og for god vekst av tilsatte mikro­ organismer. De vannløselige vitaminene kan lett bli ødelagt hvis varmebehandlinga blir for sterk. C-vitaminet brytes ned ved luft- og lyspåvirkning. Vitaminene i melka stammer dels fra foret til kyrne, dels fra mikroorganismene som vokser i vomma. • Uønskede stoffer Dessverre kan vi også finne en del uønskede stoffer i melk. Det kan dreie seg om rester av vaske- og desinfeksjonsmidler eller medikamenter fra behandling av sjuke kyr. Fra foret kan vi få overført rester av plantevernmidler, tungmetaller, radio­ aktive isotoper eller mykotoksiner (giftstoffer produsert av muggsopper).

Produksjon av meieriprodukter 17

Oppgaver Kontrollspørsmål 1 Hvilke stoffer består melkefettet av?

2 Hvilke fettsyrer er det mye av i melk?

3 Hvilke årstids variasjoner er det i melkefettet? 4 Hvordan er fettkulene i melka bygd opp?

5 Hva er fritt fett, og hvordan oppstår det? 6 Hvilke typer av proteiner fins i melk, og hvilke egenskaper har de?

7 Hva skjer ved løypefelling av kasein?

8 Hva skjer under bruning av melk og myse? 9 Hva mener vi med askeinnholdet i melk? Hvilke stoffer består asken av?

Arbeidsoppgaver 1 Praktisk og teoretisk gruppeoppgave Ta en pakke smør og en pakke Bremyk og del dem i fire. Temperer delene til 5, 10, 15 og 20 °C. Vurder så fastheten på disse prøvene og ranger dem etter økende fasthet. Bremyk er smør tilsatt 20 % soyaolje. Hva mener vi med begrepet jodtall? Er det smør eller Bremyk som har det høyeste jodtallet?

Hvilken betydning har forskjellen i jodtall?

Hvordan bør vi temperere smør når vi skal drive kvalitetskon­ troll og vurdere fastheten på smøret?

18 Produksjon av meieriprodukter

2 Melka på gården 1 dette kapitlet skal vi vise hvordan melk produseres hos kua, hvordan melkinga foregår, og hvordan melka blir håndtert på gården. Dessuten skal vi se på variasjoner i sammensetningen av melka, og vi skal vise hvilke kvalitetskrav som er satt til melka fra gården (leverandørmelka).

Melkesyntesen i juret Vi konsentrerer oss her om kua, men de grunnleggende prin­ sippene er like uansett dyreslag. Juret er et fantastisk organ som i utgangspunktet bare var tenkt til å die avkommet i den første tida. Gjennom utallige generasjoner har et bevisst genetisk utvalg gjort at kua kan produsere langt mer enn det kalven trenger. Denne egenska­ pen har vi mennesker utnyttet i fullt monn.

Kujuret er bygd opp av fire helt atskilte deler. Bindevevshinner fungerer som «skillevegger», og et kraftig hengebånd på langs av juret holder det hele på plass. At dette opphenget må være kraftig, kan vi godt forstå når et jur i pro­ duksjon kan veie godt over 50 kg. Opphengsband

Figur 2.1 Horisontalt snitt av juret. Vi ser opphengsbåndet og de fire atskilte jurdelene Produksjon av meieriprodukter 19

I hver kjertel er det store mengder melkeproduserende kjertelvev. Dette vevet består av melkeproduserende alveoler om­ gitt av et fint nettverk av blod- og lymfeårer, glatt muskulatur (ikke-viljestyrt) og en del bindevev og fettvev. De ørsmå, pæreformede alveolene er selve «melkefabrikken», og det er ca. 1/2 million av dem per cm3. Selve produksjonen av melk i alveolen er komplisert. Kua må få tilført de nødvendige råstoffene, byggesteinene, gjennom foret. Hos alle drøvtyggere er en svært viktig del av fordøyel­ sessystemet mikrobeaktiviteten i vomma. Her bygges en del næringsstoffer opp av vommikrobene, slik at de seinere kan tas opp gjennom tarmen. Andre næringsstoffer blir tatt direk­ te opp og ført med blodbanene til blant annet juret. Der blir de rette komponentene tatt opp i alveolcellene, «snekret» sam­ men i celleveggen, for så å tømmes på «ferdigvaresida» inne i den hule alveolen. For å klare denne overføringa må blodgjennomstrømningen i juret være enorm. Hele 400 liter blod må passere juret for at det skal kunne produsere 1 liter melk. VOM

TARM

KROPPSFETT

LEVER

Figur 2.2 Kildene til komponentene i melka De viktigste komponentene som blir produsert i alveolcellene, er:

• Laktose (melkesukker) bygges opp av glukose fra blodet. • Proteinene blir hovedsakelig produsert i juret ved at amino­ syrer fra blodet settes sammen. Blodproteiner og antistoffer fins i store mengder i den første tida etter kalving og gjør denne melka helt uegnet som råstoff på meieriet. • Fettet er bygd opp av den treverdige alkoholen glyserol påkoplet ulike fettsyrer. Triglyseridet dannes i alveolcellene.

20 Produksjon av meieriprodukter

Fettegenskapene er i stor grad avhengig av sammenset­ ningen av det foret dyret får. • Mineraler og vitaminer. Mindre enn 1 % av melka er salt og mineraler. De viktigste mineralene er kalsium, natrium, kalium og magnesium. Alle disse stoffene blir fanget opp direkte fra blodet av alveolcellene.

Fra alveolene der melka blir produsert, er det en trang utførselsgang som løper sammen med kanaler fra andre blæ­ rer. På denne måten dannes større og større kanaler, og de munner til slutt ut i jursisternen. Jursisternen er et hulrom nederst i juret, og den rommer ca. 1/2 liter melk. Fra jur­ sisternen flyter melka gjennom en trang port og ned i spenesisternen. Spenekanalen består ytterst av en ringmuskel. Den hindrer at melk lekker ut og bakterier kommer inn i kjertelen.

Figur 2.3 Hvordan kujuret er bygd opp

Oppbygningen er vist i to faser: A Før melking: Alveolene er fulle, og melkegangene er sammentrukket. B Under melking: Alveolene blir presset sammen, og melkegangene er åpne.

Produksjon av meieriprodukter 21

Når kua er i produksjon, dannes det melk hele tida, helt til trykket inne i alveolen kommer opp i ca. 3,3 kPa. Når alveolene fylles og trykket øker, blir blodgjennomstrømningen grad­ vis redusert, og syntesen av melk stopper etter hvert opp på grunn av manglende næringstilførsel. Kua bør på dette tids­ punktet melkes for at produksjonen ikke skal reduseres. Tømming av juret to ganger i døgnet er vanligvis tilstrekkelig for å holde produksjonen oppe. Juret trenger en hvileperiode, sinetid, på minst seks uker mellom hver kalving. I denne perioden skjer det et «vedlike­ holdsarbeid» i juret slik at det er klart for en ny laktasjon. En laktasjon er melkeperioden fra kua kalver, og fram til sining. Ved sining avtar melkemengden (naturlig og forstyrt), og ved en dagsproduksjon på fra 5 til 10 liter slutter en vanligvis å melke kua. Normalt er det ca. 12 måneder mellom hver kalving.

Melkestellet på gården Melking

Melking. Bonden stimulerer juret på ku nr. 2 mens ku nr. 1 blir melka

22 Produksjon av meieriprodukter

Skal vi få melket kua, må vi få henne til å «gi ned». Hos alle pattedyr er nedgivingsreaksjonen lik. Avkommet signaliserer på forskjellige måter at det er behov for føde, og det setter i gang en reaksjon hos mora som gjør at melka tømmes ned i melkegangene jur- og spenesisternen (se figur 2.3). Hos kua vil det være reingjøring av jur og spener med en varm og fuktig klut som imiterer kalven. Nervesignaler går fra juret opp til hjernen der hypotalamus sitter. Denne kjerte­ len produserer og skiller ut nedgivingshormonet oksytocin. Ved stimulering av spenene blir en dose av dette hormonet umiddelbart tømt ut i blodbanene og brakt til juret. Den glat­ te, ikke-viljestyrte muskulaturen som omslutter hver enkelt alveol, blir påvirket av oksytocinet slik at den trekkes sam­ men. Melka presses ut av blærene som når vi kryster en svamp, slik at den renner ned i utførselsgangene. Bonden håndmelker et par stråler ned i en prøvekopp for å forvisse seg om at melka ser normal ut, før maskinen settes på. Selve utmelkinga bør være ferdig innenfor perioden der oksytocinet har god effekt. I praksis vil det si 6-8 minutter.

Melkeanlegg En patentert melkemaskin så dagens lys så tidlig som i 1863. Den fikk ingen rosende omtale, og selv etter betydelige forbe­ dringer kunne en i 1872 lese denne konklusjonen: «Men under sædvanlige Omstændigheder vil vel Mælkemaskiner aldrig blive almindeligt benyttede, da de knapt have noget Fortrin fremfor Haandmælkning.» Utviklinga på melkemaskinsida har gjennomgått mange faser for å komme dit vi er i dag. Kikker vi over til utlandet, ser vi en stor interesse for robotstyrt melking. Med slikt ut­ styr blir melkeprodusenten uavhengig av faste fjøstider, og kua kan bli melket når den føler behov for det. På den andre sida kan vi spørre om det er forsvarlig å satse på at teknikken skal vurdere og håndtere biologien fullt ut. En kalv både trykker og suger melka ut. Ved bruk av mel­ kemaskin er det bare sug som gjør jobben. Ved håndmelking trykkes melka ut. Her ligger også noe av hovedproblemstillinga når det gjelder melkeutstyr. Ved å suge melka ut vil vi også trekke blod og vevsvæsker ned i spenen, og det oppstår sirkulasjonsforstyrrelser og skader. I en slik situasjon legges forholdene til rette for bakterieinfeksjoner og betennelsesreaksjoner. For i størst mulig grad å motvirke slike skader veks­ ler maskinen mellom sug og massering av spenen. I massasje-

Produksjon av meieriprodukter 23

fasen trykker spenegummien mot spenen slik at blod og vevs­ væsker presses tilbake, opp i spenen. Denne vekslinga er det pulsatoren som styrer. Vanligvis pulserer den 60 ganger per minutt med en fordeling på 60 % sug og 40 % massasje. Melkeanlegget blir dimensjonert og montert på hver enkelt gård. Det stiller ekstra store krav til planlegging og monte­ ring. Som en rettesnor fins det felles retningslinjer som skal tilfredsstilles ved montering og seinere service og vedlikehold på anlegget.

CL Utblåsingsledning gxxxxxa Stamledning ZZZZZZ

Figur 2.4 Rørmelkeanlegg

1 Motor og vakuumpumpe 2 Utblåsingsledning med lyddemper og oljeavtapping 3 Isolerende rør og slange 4 Stamledning 5 Vakuumbeholder 6 Vakuumventil 7 Målestuss 8 Vakuummeter 9 Kranledningens hoveddel 10 Kranledning 11 Spylekran med sperreinnretning

Kranledningens hoveddel Kranledning Luftutskillerens ledning Melkeledning

12 Dreneringsinnretning 13 Pulsator 14 Melkeorgan 15 Melkekran 16 Melkeledning 17 Luftutskillerens ledning 18 Væskefelle 19 Luftutskiller 20 Melkepumpe 21 Overføringsslange med eventuell silinnretning 22 Gårdstank

Vakuumet i melkeanlegget er det vakuumpumpa som skaffer. Den trekker kontinuerlig luft ut av systemet. Vakuumventilen er hjernen i anlegget. Den har til oppgave å holde et stabilt, 24 Produksjon av meieriprodukter

ønsket vakuum ved å slippe inn luft. For høyt eller ustabilt vakuum under spenespissen kan gi skade. Den som melker, må til enhver tid forvisse seg om at vakuumet, som kan leses av på vakuummeteret, er på rett nivå. Fra vakuumpumpa og ventilen er det forgreininger over i vakuumledningen som forsyner pulsatorene med vakuum, og til melkeledningen som via melkeslanger og melkeorganer sør­ ger for korrekt vakuum under spenespissen. Melkeledningen fungerer både som en «forsyner» av utmelkingsvakuum og som transportør av melk ut i melkerommet. I melkerommet blir melka skilt fra lufta og overført til melketanken. Som nevnt er det mange hensyn å ta ved melkeprosessen. Foruten påkjenninger som kan gi sjukdom på kua, må melka også håndteres på en mest mulig skånsom og forsiktig måte. Videre er det viktig å unngå innblanding av forurensning, som bakterier, støv og skitt, og uønsket lukt som kan påvirke smaken. Melkemaskinen er det eneste utstyret i landbruket som ar­ beider direkte på levende vev, og som bonden er avhengig av to ganger daglig. Det tilsier at ettersyn og vedlikehold må foretas regelmessig. De ulike firmaene har et godt utbygd ser­ viceapparat som utfører slike tjenester. Organisasjonsavdelinga i meieriene har også kompetanse på dette feltet. I Norge fins det i dag ulike systemer for melkingsarbeidet, men grunnprinsippene er like. Det vanligste er det konvensjo­ nelle rørmelkanlegget, slik vi allerede har beskrevet det. Andre løsninger kan være en enkel spannmaskin. Ulempen her er at melka må bæres ut av fjøset og helles opp i melke­ tanken. Spannmaskin kan være aktuelt for mindre besetning­ er da den krever liten investering. I de seinere årene har løsdriftssystemer blitt vanlig ved ny­ bygg og restaurering. I et slikt fjøs har kyrne full bevegelses­ frihet i et felles gang- og oppholdsareal. Egne liggebåser sør­ ger for god hvilekomfort. Melkinga skjer vanligvis i en egen melkingsavdeling der kyrne fikseres og melkeren arbeider i oppreist stilling. Denne driftsformen gir fordeler både for dyr og røkter.

Oppbevaring av melk på gården For å ivareta melkekvaliteten er det en forutsetning at melka raskt kan kjøles ned til en lav, stabil lagringstemperatur. Fra melkeanlegget blir melka overført til en gårdstank. Den er av Produksjon av meieriprodukter 25

rustfritt stål og består av et automatisk styrt kjøleaggregat med en fordamperdel i bunnen og et innvendig røreverk. Her er det også viktig at melka behandles skånsomt slik at den ikke fryser eller blir pisket av røreverket.

Reingjøring av melkeutstyr Godt reinhold og vedlikehold av melkeutstyret er en forutset­ ning for god melkekvalitet. Felles anbefalinger for reinhold har vært utarbeidet og gitt av rådgivingsapparatet i meieribruket i en årrekke. Disse anbefalingene er bygd på faglige vurderinger og offentlige forskrifter og retningslinjer som dek­ ker dette området. Vaskemetodene er i alt vesentlig sirkulasjonsvask med vekselvis bruk av surt og alkalisk vaskemiddel tilsatt desinfeksjonsmiddel. Midlene er testet og anbefalt av Norske Meierier. Skylling med hett vann av alle melkeførende deler hører også med til den anbefalte rutinen.

Variasjoner i sammensetningen av melka Variasjoner i sammensetningen av melka er i stor grad av­ hengig av kurase, tidspunkt i laktasjonen, for- og årstidsvariasjoner og helsetilstand.

Avhengig av dyret I Norge har vi i all hovedsak kurasen Norsk Rødt Fe. Noen få melkeprodusenter holder seg fortsatt til de gamle rasene, mens andre har satset på innslag av utenlandske raser. Den store tilslutningen til husdyrkontrollen har i mange år gjort det mulig å ha en bevisst avlsstrategi. Gjennom årene har avlsmålene variert. I 1960- og 1970-årene la en mest vekt på ytelse og fettprosent. Seinere har dyrehelse og proteininnhold vært mest i fokus. God dyrehelse er grunnlaget for en sikker matvareproduk­ sjon, som igjen skaper tillit hos forbrukeren. I meieriet gir melk fra friske dyr også et bedre råstoffgrunnlag og mindre fare for reststoffer. Økt utbytte og bedre produktkvalitet er også et resultat av en god proteinkvalitet.

26 Produksjon av meieriprodukter

Den vanligste kusjukdommen er jurbetennelse (mastitt). Stafylokokker og streptokokker er de bakteriene som hyppigst fører til mastitt. Ved en skade på spene eller jur eller ved ge­ nerelt nedsatt allmenntilstand hos dyret vil bakterier straks være på plass for å prøve å etablere seg i juret. Kuas mottrekk vil være å skille ut kvite blodceller og andre antibakterielle stoffer, blant annet salter. Utfallet av denne stillingskrigen blir avgjørende for om dyret må behandles med antibiotika el­ ler ikke. Betennelsesreaksjoner kan også oppstå uten at de er bakterielt betinget. Mastittmelk har lavere fettprosent og høyere andel myseproteiner, og den inneholder mer natriumklorid og mindre kalsiumfosfat enn normal melk.

Avhengig av laktasjonstidspunkt og foring Melka de første dagene etter kalving blir kalt råmelk. Råmelka er uegnet som råstoff på meieriet på grunn av svært høyt innhold av myseproteiner. Først det ellevte målet kan le­ veres meieriet, under forutsetning av at melka er normal. Ut gjennom laktasjonen øker melkemengden de første par måne­ dene, men avtar så fram mot sineperioden. Sinemelka kjenne­ tegnes av et økt saltinnhold og en større andel frie fettsyrer. Det gjør den lite egnet i produksjonen, blant annet på grunn av dårligere løypeevne og fare for smaksfeil.

For at kua skal kunne produsere mye og god melk, er den avhengig av en forrasjon som er tilpasset ytelsesnivået. Dette fagområdet er stort og til dels vanskelig. Det som pre­ ger alle drøvtyggere, er den mikrobielle omsetningen av foret som foregår i formagene. I dette gjæringskammeret bearbeides og brytes mange næringsstoffer ned og blir så brukt til å bygge opp bakteriemasse. Under denne proses­ sen frigis blant annet kortkjedete fettsyrer og ammoniakk. I mikroorganismenes næringsomsetning er dette avfallsstof­ fer, men for dyret er de verdifulle næringsstoffer. For at kua skal utnytte foret godt, må bakterieaktiviteten i vomma være stabil og god. Det kjemiske innholdet og fettets egenskaper varierer gjen­ nom året. Proteinprosenten i kumelk er lavest i vinterhalv­ året og høyest på ettersommeren. Fettsammensetningen i foret påvirker egenskapene i mel­ kefettet. Mye umettet forfett, særlig oljesyre (blant annet i Produksjon av meieriprodukter 27

havre) og beskyttet fett, gir høyere andel av umettet melke­ fett. Det samme gjelder ved økt ytelse.

Krav til leverandørmelk Kvalitetskrav og betaling for melka

Tankbilsjåfør tar ut en melkeprøve til kvali­ tetskontrollen

Leverandørmelka har i en årrekke blitt betalt etter kvalitet og kjemisk innhold. Kravene er revidert flere ganger opp i gjennom årene. Tillegg og trekk på melkeprisen etter kvalitet skal være en stimulans for hver enkelt melkeprodusent. I til­ legg skal det avspeile den forholdsmessige verdien av melka som råstoff. Et kraftig virkemiddel er leveransestopp, som blir innført dersom kvaliteten er dårlig over lengre tid. Prinsippene for kvalitetsbetalinga er i hovedsak lik for både kumelk og geitemelk, men grensene og satsene er litt forskjel­ lige.

Fram til 1. januar 1999 var kvalitetssystemet for leverandør­ melk fastlagt i Landbruksdepartementets "Forskrift om be28 Produksjon av meieriprodukter

dømmelse og betaling av leverandørmelk etter kvalitet”. Fra 1. januar 1999 er denne forskriften opphevd. Det betyr at meieriselskapene selv kan vedta endringer i systemet med kvalitetsbetaling. For alle TINE-leverandører skal systemet videreføres som en del av meierienes kvalitetsstyring. Beskrivelsen nedenfor bygger på den siste utgaven av for­ skriften (fra 1996).

Kvalitetsparametere i betalingssystemet for kumelk: • Bakterier Metoden en benytter i dag, blir kalt bactoscan. Analysen fore­ går to ganger per måned, og det beregnes et geometrisk gjen­ nomsnitt for de to siste månedene. • Celletall En analyserer for celletall to ganger per måned. Avregningsverdien kommer fram som et geometrisk middel av de siste tre månedene.

Celletallsverdien er et mål på jurhelsa i besetningen. Når jurhelsa er dårlig, får bonden både direkte og indirekte tap i pro­ duksjonen. Melk med høyt celletall er uønsket på meieriet fordi den blant annet inneholder mer salter og blodproteiner. Cellene som måles, er i all hovedsak kvite blodceller og noen vevsceller. Et friskt jur har et lavt celletall, fra 20 000 til 50 000 per milliliter. Ved en invasjon av bakterier i spenen eller juret mobiliseres de kvite blodcellene for å slå ned inntrenger­ ne. Celletallet kan i en slik situasjon nå opp i flere titalls mil­ lioner per milliliter. Tilsvarende reaksjoner kan også utløses ved skader som ikke er bakterielt betinget. • Lukt og smak Prøver på lukt og smak blir tatt 16 ganger i året og har stor verdi for å kunne styre melkekvaliteten i riktig retning. Et trenet smakspanel tester melka og bedømmer den i kategori­ ene normal, tydelig smaksfeil og sterk smaksfeil. De to siste gir trekk i melkepris.

Smaksmerknadene blir vanligvis delt inn i fem hovedgrupper: 1 Besk smak: Dette er den største gruppa med en andel på vel 50 % av merknadene. Frie fettsyrer spaltet av fra triglyseridene er bakgrunnen for denne feilen. Fettkuler med en robust mem­ bran og en skånsom melkebehandling er stikkordene for å Produksjon av meieriprodukter 29

unngå den. En svak fettkulemembran kan oppstå ved underforing av kyrne eller når melkemengden avtar før sining.

2 Forsmak: Denne typen feil kommer oftest av formidler som inneholder smaksstoffer som direkte eller indirekte går over i melka. Et eksempel kan være feilgjæret silofor som inneholder smørsyre.

3 Sur smak: Bakterieaktivitet har senket pH-verdien i melka ved spalting av melkesukker. Melka smaker derfor surt eller syrlig. Årsa­ ken ligger i dårlig nedkjøling eller tilførsel av store mengder bakterier. o

4 Oksidert smak: Denne typen smaksfeil er ikke redusert i de siste årene. Betydelige ressurser er brukt for å avdekke mekanismene bak dette fenomenet. Kjemisk er det de umettede fettsyrene som oksideres, slik at det blir dannet aldehyder, ketoner og karbonylgrupper, som er bakgrunnen for den karakteristiske smaken. Faktorer som påvirker danninga av oksiderbare fettsyrer, er sammensatt og til dels komplisert. Unge kyr tidlig i laktasjonen er mest dis­ ponert. Høy ytelse og stor kraftforprosent gir mer labil melk. Det samme gjelder for forrasjoner som inneholder mye umet­ tet fett. Fra naturens side er det slik at umettet fett vanligvis ledsages av antioksidanter som E-vitamin. E-vitamininnholdet blir redusert med de ulike konserveringsmetodene vi har for både kraftfor og grovfor. E-vitamin er i dag tilsatt kraft­ foret. 5 Bismak: Smaksfeil som ikke kan plasseres i de fire andre hovedgrup­ pene, blir satt i bismak. Eksempler på undergrupper kan være kjemikalsmak, fjøssmak og «urein» smak. Feil ved utseendet blir også bedømt ved den samme analysen. Merknader kan være fettutkjerning, fnokket og blodig.

• Frysepunkt Norsk melk har et frysepunkt på i gjennomsnitt ca. -0,525 °C. Et lavt frysepunkt betyr at melka har et høyere tørrstoffinnhold. Det virker gunstig for produktutbyttet, produktkvalite­ ten og næringsverdien. 30 Produksjon av meieriprodukter

Dersom frysepunktet kommer over -0,515 °C, avtar tørrstoffprosenten, og melkeprodusenten får et trekk på literprisen. Ved frysepunkt over -0,500 °C er melka tilsatt vann, bevisst eller ubevisst. Melkeforfalskning er en alvorlig sak, og det er innført strenge straffereaksjoner i slike tilfeller. Melka blir analysert for frysepunkt fire ganger per år. • Medisinrester Dette området får stor oppmerksomhet fordi det har så store konsekvenser for både melkeprodusenten, i form av et betyde­ lig trekk, og for meieriet. Etter at et dyr er blitt behandlet med antibiotika, tar det alltid en viss tid før melk og kjøtt kan leveres til meieri og slakteri. Denne tida varierer med antibiotikumtypen og må­ ten det er gitt på. For meieriet vil det være store økonomiske tap dersom antibiotikaholdig melk går inn i produksjonen. Alle prosesser som omfatter bakteriell aktivitet, blir hemmet, og dermed blir produktene ødelagt. Offentlige forskrifter ivaretar forbrukernes helse ved å sik­ re at produkter som inneholder antibiotika, ikke kommer ut på markedet. Enkelte personer kan få alvorlige og livstruende allergiske reaksjoner selv ved små mengder antibiotika. De siste årene har også ny viten om antibiotikaresistens gjort at dyrehelse og medisinbruk er satt i fokus, slik at det totale for­ bruket av antibakterielle midler kan reduseres. Et mål er å redusere både sjukdom og medisinbruk med 25 %. Dette må­ let er allerede nesten nådd, mye tidligere enn forutsatt. All melk som kommer inn til meieriet, blir analysert for medisinrester. Ved positive funn får ikke melkeprodusenten betalt for leveransen. I tillegg får han et betydelig økonomisk trekk på månedsoppgjøret fra meieriet. • Sporer En analyserer for både aerobe og anaerobe sporedannere. Sporedannende bakterier har den egenskapen at de kan dan­ ne sporer som er svært motstandsdyktige og overlever vanlig pasteurisering. Anaerobe sporedannere består i stor grad av clostridier. De skaper problemer i osteproduksjonen med dårlig smak og hullsetting i tillegg til sprekkdanning på grunn av produksjon av hydrogengass.

Produksjon av meieriprodukter 31

Bacillusarter er dominerende blant de aerobe sporedannerne. De kan føre til kvalitetsproblemer i usyrnede, fettholdige produkter. Søtkoagulering og bitter fløte er kjente eksem­ pler. I verste fall kan det også oppstå matforgiftning. Rutinemessig tar en tre prøver per år hos alle melkeprodu­ senter og oppfølgingsprøver ved høye analyseverdier. Ved av­ regning vurderer en de tre siste analysene. Hos melkeprodusenten er det spesielt god hygiene og gode rutiner ved melkingsarbeidet som er viktige tiltak for å redu­ sere sporenivået. Tillegg og trekk: Kvaliteten på melka fra produsent er delt inn i fire kategorier (kumelk 1998): - Elitemelk gir et tillegg på 14 øre per liter levert i måneden - 1. klasse gir basisprisen - 2. klasse gir 6 øre trekk - 3. klasse fører til et trekk på 12 øre Tillegg og trekk kan variere noe fra år til år, fordi satsene bygger på forrige års grunnpris.

Andelen elitemelk var i 1997 på hele 85 %. Det er en kraftig kvalitetsheving fra midten av 1980-årene. Elitemelkbegrepet ble da innført, og ca. 1/3 av melkemengden ble avregnet med dette tillegget i pris. Kjemisk innhold Innholdet av fett og proteiner avregnes ut fra en basisverdi. Størst vekt er lagt på proteininnholdet, der verdier over 3,2 % gir tillegg, og lavere verdier fører til trekk. For fett blir det trukket når verdien kommer under 3,2 %. Avregning på kjemisk innhold er under vurdering og blir sannsynligvis justert fra 1999.

Krav i offentlige bestemmelser Norske melkeprodusenter er underlagt en hel rekke lover, for­ skrifter og retningslinjer gitt av offentlige myndigheter. Her er det mange innfallsvinkler, alt fra å ivareta dyrenes ve og vel, forbrukerhensyn og til forpliktelser gjennom EØS-samarbeidet, for å nevne noen. Offentlige forskrifter det er naturlig å nevne her, er: «Forskrift om frambud av rå melk, varmebehandlet melk og melkebaserte produkter m.v», som kalles melkeforskriften. «Forskrifter om hold av produksjonsdyr». 32 Produksjon av meieriprodukter

Oppgaver Kontrollspørsmål

1 Hvordan er juret til ei ku bygd opp? 2 Hva er en laktasjon?

3 Hvordan får vi kua til å «gi ned»? 4 Hvilken oppgave har pulsatoren i en melkemaskin?

5 Hva er mastitt, og hvilke konsekvenser har mastitt for melka? 6 Hva er sinemelk? På hvilken måte skiller den seg fra an­ nen melk?

7 Hvorfor inngår celletallsmåling i kvalitetskontrollen av leverandørmelk? 8 Hva kan bonden gjøre for å unngå besk smak? 9 Hva betyr det hvis laboratoriet måler høyt frysepunkt i melka?

10 Hvilke problemer kan meieriet få hvis det er høyt nivå av sporer i leverandørmelka?

Arbeidsoppgaver 1 Hvilke krav stiller melkeforskriften til forhold på gården?

2 Hva er hensikten med kvalitetsbetaling av leverandør­ melk, og hva inngår i dette systemet?

3 Gruppeoppgave/ekskursjon Hver gruppe drar på et ljøsbesøk og er med på melking. Observer arbeidsrutinene. Hvorfor legger bonden opp arbeidet slik? Lag en rapport fra besøket i samlet klasse. Hva er likt, og hva er ulikt hos de forskjellige melkeprodu­ sentene?

Produksjon av meieriprodukter 33

3 Råstoffbehandling Det forrige kapitlet handlet om melka på gården. Nå skal vi gå videre og ta for oss behandlinga av melkeråstoffet under trans­ port og på meieriet. Hvis vi skal kunne lage førsteklasses meieriprodukter, må vi behandle råstoffet slik at det har best mulig kvalitet når vi skal bruke det.

Inntransport Straks etter melking blir melka nedkjølt til under 4 °C på gårdstanken. Der blir den lagret til tankbilen kommer for å hente den. Meieriene kan ha litt ulik hentefrekvens, men mange henter melka annenhver dag eller tre ganger i uka.

Rutiner ved henting Før melka blir pumpet over på bilen, kontrollerer sjåføren lukt og utseende på melka. Unormal melk skal ikke tas med til meieriet, for en gårdstank med dårlig melk kan ødelegge et helt parti på råstofftanken på meieriet. Mange biler er utstyrt med automatisk utstyr for måling og/eller prøveuttak. Det fins flere ulike systemer (utstyr og programvare). Denne beskrivelsen gjelder ett av systemene. Før gårdstanken kan tømmes, får systemet en kode som knytter registreringene til riktig melkeleverandør. Det skjer ved hjelp av et strekkodekort som henger i melkerommet. Straks innpumpinga har begynt, sjekker systemet tempe­ raturen på melka. Hvis den er over en fastsatt grense, stopper pumpa. Melkestrømmen går gjennom en mengdemåler, slik at da­ tasystemet kan registrere levert melkemengde. Prøve for kva­ litetskontroll blir tatt ut automatisk på et sterilt prøvebeger. En liten del av melkestrømmen blir hele tida pumpet til bege­ 34 Produksjon av meieriprodukter

ret, slik at prøven blir representativ for hele melkemengden. Prøvebegrene merkes med en strekkode og oppbevares i et kjøleskap eller en isolert kasse med kjøleelementer. Datasystemet skriver til slutt ut en kvittering for levert mengde, som legges igjen til bonden. På den samme kvitte­ ringa får han melding om resultater fra kvalitetskontrollen på tidligere leveringer. Hvis tankbilen ikke har et slikt automatisk system, må sjåføren ta ut prøve for kvalitetskontroll direkte fra tanken på en steril plastflaske. Det er viktig at røreverket på tanken går når melka skal hentes, ellers er det vanskelig å få et representativt prøveuttak. Sjåføren må notere temperatur og levert mengde på lister. Mengdemåleren i bilen er da utstyrt med en skjerm (et display).

Når tanken er tømt, er det sjåførens oppgave å spyle den.

Gårdstankbilen

Tømming av gårdstanken

Gårdstankbilen er en vanlig lastebil med en spesialbygd tank i rustfritt stål. For lange inntransportruter har den også en tilhenger med tilsvarende tank på. Lastekapasiteten for bil med henger kan være 30 000 liter. Tanken er liggende og med ovalt tverrsnitt. Da får den et lavere tyngdepunkt, og det er en fordel for kjøreegenskapene til bilen.

Produksjon av meieriprodukter 35

Tanken er delt inn i tre-fire skott (avdelinger). Det gir min­ dre skvalping av melka og gjør det mulig å sortere råstoffet, for eksempel etter antatt kvalitet. På ruter der det hentes både kumelk og geitemelk, må de to melketypene holdes at­ skilt. I noen tilfeller blir et skott reservert for utkjøring av fdrprodukter til bøndene (melk, kjernemelk, myse). Tanken er isolert for å begrense temperaturstigning i mel­ ka under inntransport. (Eller for å hindre at melka fryser!) Melkeforskriften krever at temperaturen i melka ikke oversti­ ger 10 °C ved levering på meieriet. For at det skal være mulig å inspisere tanken, er det mannlokk på toppen av tanken, ett til hvert skott. Tanken er utstyrt med vaskedyser slik at den kan vaskes med sirkulasjonsvask. Bak på tanken sitter styreskapet. Der finner vi slange og pumpe for tømming av gårdstankene, luftutskiller og mengdemåler. Det er dessuten ventiler for dirigering av melk og vas­ kevann til de ulike delene av tanken. Eventuelt datautstyr og automatisk prøvetakingsutstyr er også bak i skapet.

Levering på meieriet

Levering av melk i tankbilhallen på meie­ riet

Når bilen kommer fram til meieriet, tar sjåføren ut en melkeprøve av tankbillasset. Før bilen tømmes, kontrollerer sjåfør­ en eller meieripersonalet lukt og smak, og de tar en antibiotikatest (Snap-test som gir svar på 10-15 minutter). Da først kan sjåføren kople en slange mellom biltanken og innpumpingsrøret, og bilen er klar for tømming. Melk som ikke holder

36 Produksjon av meieriprodukter

mål, må kjøres inn på egne tanker for melk til produksjon av for eksempel dyrefor. Alle prøver av gårdstankmelk blir plassert på et kjølelager, lister blir levert inn, og elektroniske data blir sendt. Melka passerer en luftutskiller, en mengdemåler og en platekjøler før den kjøres inn på en av meieriets lagringstanker for rå melk. Tankene på bilen må vaskes og desinfiseres minst en gang om dagen. Biltankene vaskes med sirkulasjonsvask (fra vaskestasjon). Dersom det er nødvendig, blir bilen også vasket ut­ vendig.

.OabC

O

aawl

1 2 3 4 5 6

Luftutskiller Pumpe Filter Gjennomstrømningsmåler Til platekjøler og silotanker Nivåstyring, start/stopp av pumpa

ZS

■■■■■

Figur 3.1 Innpumpingslinje på meieriet

Lagring av rå melk på meieriet Med rå melk mener vi den ubehandlede melka som er meieri­ ets råstoff for videre produksjon. Det er svært viktig at meieriet tar godt vare på den rå mel­ ka, slik at kvaliteten på råstoffet er best mulig når produksjo­ nen starter.

Produksjon av meieriprodukter 37

Melkeforskriften stiller en del krav til rå melk, blant annet: • Den rå melka skal komme fra registrerte melkeproduksjonsvirksomheter (gårdsbruk) som oppfyller de kravene som forskrifta stiller. • Melka skal komme fra reine, velstelte og friske dyr som har regelmessig veterinærhelsekontroll. • Melkinga skal foregå hygienisk. • Fjøs, melkerom og melkingsutstyr skal oppfylle visse krav til standard, og vannet skal ha drikkevannskvalitet. • Melka skal ved henting ikke ha høyere kimtall (ved 30 °C) enn 100 000 eller celletall over 400 000 per milliliter. • Rå melk til melkebaserte produkter skal behandles innen 48 timer etter levering (forutsatt at lagringstemperaturen er 4 °C eller lavere) . • Rå melk som skal brukes til konsummelk, og som behandles seinere enn 36 timer etter ankomst, må ikke ha kimtall (ved 30 °C) høyere enn 300 000 per milliliter. Kvalitetskravene i melkeforskriften er minimumskrav. Det betyr at meieriene kan ha strengere krav.

For å få god kvalitet på de ferdige produktene må den rå mel­ ka ha best mulig kvalitet. Vi må sørge for dette: 1 Melka må behandles så snart som mulig. Med økende alder stiger alltid bakterietallet i melka. I kjølelagret rå melk dominerer de psykrotrofe bakteriene (det vil si bakterier som kan vokse ved lav temperatur). For disse bakte­ riene tar det lang tid før veksten kommer i gang, men når den starter, kan vi raskt få en kvalitetsreduksjon. Den alderen som melka har når den blir lagret på meieriet, er ofte kritisk. 2 Vi må ha en effektiv rullering av råstofflageret. En tank for rå melk må alltid tømmes helt og vaskes før vi be­ gynner å kjøre inn ny melk på den samme tanken. Gammel melk har dårligere kvalitet. Vi oppnår ingen «fortynningseffekt», men får raskt høye bakterietall i hele melkemengden. Av hensyn til rulleringa av råstofflageret er det en fordel å ha flere lagringstanker for rå melk.

3 Melka må lagres ved lav temperatur. Ved lav temperatur hemmes bakterieveksten. Jo lavere tem­ peraturen er, desto bedre blir effekten, også i forhold til de psykrotrofe bakteriene. Kan vi senke lagringstemperaturen én grad, har det positiv effekt.

38 Produksjon av meieriprodukter

4 Utstyret må være tilstrekkelig reingjort. Vask og desinfeksjon av det utstyret som den rå melka er i kontakt med, er like viktig som annet reinhold på meieriet. Det gjelder tankbiler, slanger, røropplegg osv. på råstoffsida og lagringstankene.

Lagringstankene for rå melk er som regel silotanker. Silotankene er høye, stående og isolerte tanker som er plas­ sert utendørs på et fundament. De er utstyrt med en alkove inn i meieriet. I alkoven er rør og ventiler i tilknytning til tan­ ken plassert. Der finner vi også mannlokk og følere for regis­ trering av melkemengde og temperatur. Det er omrøring på tanken, med propellrøreverk eller trykkluftrøring, for ellers ville vi få oppfløting på tanken og dermed ujamn fettprosent i melka når den går til produksjon.

1 2 3 4 5 6

Propellrøreverk Mannlokk Temperaturføler Bunnvarsel Trykkcelle for nivåmåling Toppvarsel

Figur 3.2 Silotank med alkove

Termisering Termisering er oppvarming av rå melk til 57-68 °C i minst 15 sekunder. Termiseringa har til hensikt å drepe mikroorganis­ mer og dermed forlenge holdbarheten på råstoffet. Termisering er aktuelt for rå melk som vil bli eldre enn 48 timer, eller som vil få for høyt kimtall før vi får brukt den. Termisering bør skje så snart som mulig etter mottak. Det blir Produksjon av meieriprodukter 39

derfor viktig at vi har god oversikt over produksjon og råstofflager. Kravet melkeforskriften stiller til bakteriologisk kvalitet, er maksimalt kimtall (ved 30 °C) på 100 000 umiddelbart før den termiserte melka tas til produksjon. Mange meierier termiserer råstoffet i forbindelse med hel­ ger og fridager.

Transport av melk mellom meierier I Norge er det mye melkeråstoff som blir fraktet over store av­ stander. Det har sammenheng med at vi har en spredt melke­ produksjon, og at produksjonen er liten i de mest folkerike områdene. I størst mulig grad satser en på direkte transport av rå melk fra gård til mottakermeieri, eventuelt med overpumping til en annen bil med større lastekapasitet. I andre tilfeller er det mer hensiktsmessig å sende melk som har vært lagret på silotank. Med lang transport blir melka oftest eldre før den kan bru­ kes. I tillegg gir transport og omlasting ofte økt bakterievekst. Av disse grunnene velger en i en del situasjoner å sende termisert eller pasteurisert melk, avhengig av hva melka skal brukes til. I arbeidet for å sikre god kvalitet på råstoff som blir over­ ført fra ett meieri til et annet, blir det særlig viktig å ha et ra­ sjonelt transportopplegg. Kjølekjeden må ikke svikte og heller ikke hygienen.

40 Produksjon av meieriprodukter

Oppgaver Kontrollspørsmål

1 Hvordan blir prøver av gårdstankmelk håndtert? 2 Hva er rå melk?

3 Hvordan tar vi vare på den rå melka på meieriet? 4 Hva er termisering? Når blir rå melk termisert?

5 Forklar hvordan en silotank er bygd opp.

Arbeidsoppgaver 1 Hvilke bestemmelser har melkeforskriften når det gjelder inntransport og håndtering av rå melk på meieriet? 2 Praktisk gruppeoppgave om tankbil Kontakt sjåføren på en tankbil og studer bilen hans. Lag en skisse av røropplegg og annet utstyr i målekabinen. Skriv på skissa hva de forskjellige delene heter. Tegn inn hvordan melkestrømmen går ved fylling og tømming. Tegn også inn hvordan væskestrømmen går når bilen blir vasket. Lag en beskrivelse av en eventuell automatikk for måling, registre­ ring og prøveuttak.

Produksjon av meieriprodukter 41

4 Melkebehandling I dette kapitlet skal vi ta for oss grunnleggende meieriprosesser og forklare hvordan melka blir påvirket. Vi skal også forklare hvordan det utstyret vi bruker til melkebehandlinga, er bygd opp, og hvordan det fungerer. Varmebehandling og separering er prosesser som en bruker i forbindelse med produksjon av så å si alle produkter, mens homogenisering og membranfiltrering har et mer begrenset bruksområde.

Varmebehandling All melk får en varmebehandling på meieriet, men hvor kraf­ tig denne varmebehandlinga er, kan variere etter hva melka skal brukes til. Den viktigste grunnen for å varmebehandle melka er at vi ønsker å drepe mikroorganismer. Hvis praktisk talt alle blir drept, kaller vi det sterilisering. Hvis mange, men ikke alle, blir drept, kaller vi prosessen pasteurisering. Melk er i ut­ gangspunktet et produkt som svært lett kan bli bedervet. Når antall mikroorganismer reduseres, øker holdbarheten på mel­ ka. Dette er den viktigste grunnen til varmebehandling. Spesielt viktig er det dessuten å drepe mikroorganismer som kan framkalle sjukdom, slik at melkeproduktene kan være trygge for folk. Varmebehandlinga fører også til inaktivering av enzymer i melka. Dermed unngår vi en del kjemiske omdanninger av be­ standdelene i melka, eller omfanget av omdanninga blir redu­ sert. Det gjør også sitt til at melka holder seg lenger. Selve varmebehandlinga fører til kjemiske endringer i mel­ ka, særlig på proteinet. Det kan være både ønsket og uønsket, avhengig av hva melka skal brukes til. Alle disse effektene av varmebehandling blir forsterket dersom melka får en kraftigere varmebehandling. Hvor kraf-

42 Produksjon av meieriprodukter

Fra melkebehandlingsav de­ linga på et mei­ eri

tig effekt varmebehandlinga har, er avhengig både av hvor høy temperatur vi bruker, og av hvor lang tid melka holdes ved denne temperaturen (holdetid). Ulike kombinasjoner av temperatur og tid kan derfor gi samme effekt. Et eksempel på det er at 63 °C i 15 minutter kan erstattes av 72 °C i 15 sekunder, hvis vi ønsker samme drapseffekt. (Se figur 4.1.) Med drapseffekt mener vi hvor mange prosent av det totale bakterieinnholdet i melka som blir drept.

15 min

Figur 4.1 Eksempel på kombinasjoner av temperatur og tid som gir sam­ me drapseffekt

Varmebehandlingsmetoder Den vanligste varmebehandlingsmetoden er pasteurisering (ofte kalt lavpasteurisering, LP). Melkeforskriften definerer pasteurisering som oppvarming til 71,7 °C i minst 15 sekun­ der, men vi kan også bruke kombinasjoner av tid og tempera­ tur som gir samme drapseffekt. Produksjon av meieriprodukter 43

Ved lavpasteurisering får vi drept alle sjukdomsframkallende bakterier som ikke kan danne sporer. Lavpasteurisering gir en drapseffekt på 97-98 %. Samtidig er lavpasteurisering en skånsom metode med hensyn til fysisk-kjemiske omdanninger i melka. Rå melk inneholder et enzym som heter fosfatase. Hvis melk blir lavpasteurisert, inaktiveres dette enzymet. Fosfataseaktivitet kan vi påvise med en enkel laboratorietest. I pasteurisert melk skal det ikke kunne påvises fosfataseakti­ vitet (negativ fosfataseprøve). Et annet enzym i rå melk er peroksidase. Dette enzymet inaktiveres ved 87 °C i 15 sekunder. Hvis peroksidasen er in­ aktivert (negativ peroksidaseprøve), krever melkeforskriften at melka blir kalt høypasteurisert. Til høypasteurisering bru­ ker vi ofte lange holdetider. Drapseffekten er 98-99 %. Høypasteurisering fører til større fysisk-kjemiske omdanninger enn lavpasteurisering. Termisering innebærer en oppvarming til mellom 57 og 68 °C med holdetid på minst 15 sekunder, men ikke så lang holdetid at det gir en negativ fosfataseprøve. Vi bruker termise­ ring for å forlenge holdbarheten på melk som skal være rå­ stoff til melkebaserte produkter. Sterilisert melk skal være varmebehandlet og sterilisert i hermetisk lukkede pakninger. Prosessen blir gjerne kalt auto­ klavering, og ved autoklavering bruker vi 120 °C i 15 minut­ ter. Det er en svært hard varmebehandling, og det er den me­ toden som gir de største fysisk-kjemiske endringene i melka. Det er en metode som er lite brukt i meieriindustrien. En annen steriliseringsmetode er UHT-behandling. UHT står for ultrahøy temperatur. Lovkravet er oppvarm­ ing til minst 135 °C i minst 1 sekund, men det er vanligere med 138-145 °C i fra 3 til 10 sekunder. På grunn av den korte holdetida er denne metoden mye mer skånsom enn autoklavering. Selv om de to metodene har samme drapseffekt, gir UHT langt mindre fysisk-kjemiske omdanningen Kontrollkravet til steriliseringsmetodene er ifølge melke­ forskriften at det «ikke kan registreres kvalitetsforringelse etter 15 dagers oppbevaring i uåpnet emballasje ved 30 °C».

44 Produksjon av meieriprodukter

Figur 4.2 Oversikt over de mest brukte varmebehandlingsmetodene

Metode

Eksempel Temp./tid

Kontroll

termisering

57-68 °C/15s

fosfatase +

(lov)pasteurisering

72 °C/15s

fosfatase peroksidase +

høypasteurisering

87 °C/15s 90 °C/5 min

fosfatase peroksidase -

UHT

140 °C/3s

autoklavering

120 °C/15min

Varmebehandlingsmetodene er rangert slik at den svakeste metoden står øverst i tabellen og den sterkeste nederst

Fysisk-kjemiske effekter av varmebehandling • Fett Melkefettet blir lite påvirket av varmebehandling. Fast fett vil smelte på grunn av oppvarminga, men det krystalliserer (blir fast) igjen etterpå. Krystalliseringsprosessen tar riktignok litt tid. Ved svært kraftig varmebehandling kan karotenet delvis bli ødelagt, slik at melkefettet mister gulfargen.

• Proteiner Vi må skille mellom effekten på kasein og myseprotein. Kaseinet blir ikke påvirket av noen av de vanlige varmebe­ handlingsmetodene, med mindre melka har begynt å syrne. Myseproteinene påvirkes nesten ikke av lavpasteurisering, men ved høypasteurisering eller sterkere varmebehandling får vi denaturering. Jo sterkere varmebehandlinga er, desto mer myseprotein blir denaturert, se figur 4.3. Denaturert my­ seprotein felles ut på heteflater eller sammen med kaseinet ved syre- eller løypefelling. Graden av kokt smak øker i takt med denatureringa av myseprotein, etter hvert som stadig mer H2S blir frigjort fra svovelholdige aminosyrer. Samtidig senkes redokspotensialet i melka. Redokspotensialet er et mål på hvor mye oksygen som er tilgjengelig. Er redokspotensialet høyt, skjer det lett oksidasjonsreaksjoner. Kraftig varmebe­ handling beskytter derfor mot oksidasjon av umettet fett og utvikling av oksidert smak (blikksmak).

Produksjon av meieriprodukter 45

Figur 4.3 Denaturering av myseproteiner

65

80

95

110

125

Denaturering av myseproteiner ved varmebehandling ved for­ skjellige temperaturer og holdetider. Holdetider: 1) 200 sekunder 2) 80 sekunder 3) 15 sekunder

• Enzymer Alle enzymer kan ødelegges ved varmebehandling, men det skjer ved høyst forskjellige temperaturer (i området 50100 °C). Som nevnt blir fosfatase ødelagt ved lavpasteurisering og peroksidase ved høypasteurisering. Lipaser som stam­ mer fra juret, blir ødelagt ved lavpasteurisering, mens de som stammer fra bakterier i melka, tåler mye hardere varmebe­ handling. • Laktose Laktosen i melka blir ikke merkbart påvirket ved lav- eller høypasteurisering. Ved høy temperatur og lang holdetid kan vi få bruning, som er en reaksjon mellom laktose og frie aminogrupper i proteinene. I tillegg til brunfargen dannes det en rekke smaksstoffer.

• Salter Lavpasteurisering påvirker ikke saltene noe særlig, men ved kraftigere varmebehandling får vi utfelling av kalsiumfosfat. Utfelt kalsiumfosfat legger seg som et belegg på heteflater. 46 Produksjon av meieriprodukter

(Det kaller vi melkestein.) Når kalsiumfosfat er utfelt, får melka dårligere ystingsegenskaper.

• Vitaminer De fettløselige vitaminene blir ikke påvirket av noen av de vanlige varmebehandlingsmetodene. Blant de vannløselige vi­ taminene er det særlig C-vitaminet og Bp B6 og B12 som er føl­ somme for varmebehandling. Lavpasteurisering gir mindre enn 10 % reduksjon i B-vitamininnholdet, mens C-vitaminet reduseres med 5-25 %. Ved UHT-behandling er ødeleggelsen omtrent på det samme nivået, men varmebehandling ved høy temperatur og lange holdetider gir langt mer omfattende ned­ gang i vitamininnhold og næringsverdi.

• Syrningsevne Med melkas syrningsevne mener vi hvor godt egnet melka er for dyrking av kulturer av melkesyrebakterier. Kraftig varme­ behandling bedrer syrningsevnen til melk. Det er flere forhold som til sammen bidrar til det. For det første blir konkurreren­ de bakterier drept, og jo kraftigere varmebehandlinga er, des­ to sterkere blir drapseffekten. Når redokspotensialet senkes på grunn av varmebehandlinga, er det en fordel for melkesyrebakteriene. Bakteriehemmende stoffer i melka (for eksem­ pel agglutinin og peroksidase) blir ødelagt. Dessuten blir det frigjort en del aminosyrer og peptider, som stimulerer veksten av melkesyrebakteriene. Syrningsevnen blir bedre og bedre ved økende varmebehand­ ling inntil behandling i området 90 °C i fra 15 til 60 minutter. Dersom varmebehandlinga blir altfor kraftig, kan syr­ ningsevnen bli noe dårligere fordi vitaminer og aminosyrer blir ødelagt.

Platevarmeveksleren Platevarmeveksleren (eller plateapparatet) er det mest brukte apparatet til oppvarming og nedkjøling i meieriene. Det egner seg svært godt til melk og andre lettflytende produkter, men til mer viskøse væsker eller væsker med partikler bruker vi heller rørvarmevekslere eller skrapevarmevekslere. Når vi nå skal forklare hvordan plateapparatet fungerer, går vi ut fra et plateapparat som skal brukes til oppvarming av melk. (Men et som blir brukt til nedkjøling, er i prinsippet bygd på den samme måten.) Produksjon av meieriprodukter 47

Platevarmeveksleren består av flere stålplater som er satt inntil hverandre og spent sammen i et stativ mellom ett fast deksel og ett bevegelig deksel. Platene er hengt opp på en bærebjelke. De blir spent sammen med lange bolteskruer gjennom det faste og det bevegelige dekselet.

Endedeksel

Figur 4.4 Platevarmeveksler

I ytterkanten på hver plate er det en pakning. På platene er det noen støttepunkter som sørger for at det blir en viss av­ stand mellom platene. Mellomrommet mellom to plater blir da en kanal som melk eller varmemedium kan pumpes gjennom. Varmemediet avgir varme til melka. Det kan være en hvilken som helst varm væske eller gass, men for enkelhets skyld sier vi at det er varmt vann (vann som er varmere enn melka).

48 Produksjon av meieriprodukter

Figur 4.5 Stålplater til varmeveksler

Ulike plateapparater kan ha varierende mønstring på platene, og her ser du noen eksempler. - Pakningene sitter i et spor i plata. — De fire hullene, ett i hvert hjørne av plata, sørger for innløp og utløp fra kanalen mellom to plater. Plasseringa av pak­ ningene avgjør hvor kanalen er åpen eller stengt.

Varmeoverføring Hvis vi tar for oss en enkelt plate i varmeveksleren, er det melk i mellomrommet på den ene sida av plata, og varmt vann i mellomrommet på den andre sida. En stålplate leder varme. Vi får derfor ført varme fra varmvannet til melka. Temperaturen vil stige i melka og synke i varmvannet når varmeenergien blir overført. Varmeenergi blir alltid ledet fra den høyeste til den laveste temperaturen. I en varmeveksler ønsker vi at varmeoverføringa skal være effektiv, det vil si at mye energi overføres på kort tid. Effektiviteten varierer med en rekke faktorer: • Varmeledningsevnen Stål er en god varmeleder. Hvis det kommer belegg på plata etter hvert, fra melka eller fra vannet, virker belegget isole­ rende, og varmeledningsevnen blir dårligere. God reingjøring er derfor viktig for varmeoverføringa.

Produksjon av meieriprodukter 49

• Hvor tjukk plata er Varmeoverføringa blir mer effektiv jo tynnere plata er. Derfor bør platene være tynnest mulig. Men samtidig er tynne plater mer utsatt for slitasje og korrosjon, slik at det lettere kan bli små hull i dem. Derfor må platene være så pass tjukke at vi er rimelig godt sikret mot lekkasje gjennom plata. Vanlig dimensjon på plater i en varmeveksler er 0,5-0,7 mm. • Avstanden mellom platene Jo tettere platene er presset sammen, desto mer effektiv blir varmeoverføringa. Men samtidig øker strømningshastigheten og mottrykket på væska. For melk er for stor belastning (has­ tighet og mottrykk) uheldig, særlig med hensyn til skader på fettkulene. • Størrelsen på plata Hvis plata har stor overflate, får vi et større areal der melk og varmvann er i indirekte kontakt med hverandre. Da blir var­ meoverføringa større. Platene er preget med ulike mønstre, slik at de får en ujamn overflate. Kontaktarealet blir dermed større enn det ville ha vært om plata hadde vært helt plan. • Strømningsforholdene Mønsteret i stålplatene bidrar også til god turbulens i væskestrømmene gjennom varmeveksleren. Turbulens gjør at opp­ varmede partikler inne ved plata blander seg med resten av væska, og da blir varmeoverføringa mer effektiv. Turbulensen vil på sin side dessuten variere med hastig­ heten og viskositeten på væska. Er væska mer viskøs, blir tur­ bulensen (og dermed varmeoverføringa) dårligere. Reint prak­ tisk betyr det for eksempel at for fløte, som er mer viskøs enn melk, trenger vi et større plateapparat for å få like stor varmeoverføring med samme kapasitet. Gjennomstrømningshastigheten har også betydning. Hvis hastigheten er lavere, blir den tida væska har kontakt med plata, lengre og varmeoverføringa bedre.

• Temperaturdifferansen Jo større forskjell det er på temperaturen i vannet og i melka, desto mer effektiv er varmeoverføringa. Når vi skal varme melk, velger vi likevel ofte ikke å ha så stor temperaturfor­ skjell. Det er fordi vi vil unngå påbrenning og at det danner seg belegg. En liten temperaturdifferanse er mer skånsom for produktet (melka).

50 Produksjon av meieriprodukter

• Hastigheten på varmemediet Hvis vi øker pumpekapasiteten slik at vi øker mengden varmvann som går gjennom veksleren, får vi en større varmeover­ føring.

• Strømningsretningen En varmeveksler kan være koplet slik at de to væskene flyter samme vei gjennom veksleren. Det kaller vi medstrømskopling. Alternativt kan den være koplet slik at de to væskene går motsatt vei, motstrømskopling. (Se figur 4.6.) Da møter den kalde melka nedkjølt vann når den går inn i varmeveksleren, og etter hvert som melka blir varmere, møter den varme­ re vann. Derfor blir temperaturdifferansen og dermed varmeoverføringa nokså lik gjennom hele varmeveksleren. Ved medstrømskopling får vi en stor temperaturdifferanse ved innlø­ pet, og så blir den gradvis mindre og mindre, fordi melka blir varmere og varmere, og vannet avkjøles. Den store tempera­ turforskjellen ved innløpet kan dessuten gi påbrenningsproblemer når vi varmer melk. I de fleste tilfeller velger vi motstrømskopling, for det gir best varmeoverføring.

Figur 4.6 Medstrømsog motstrøms­ kopling gjennom en varmeveksler

Temperaturkurvene illustrerer hvilken forskjell det blir i tem­ peraturdifferanse gjennom varmeveksleren for medstrøms og motstrøms kopling. Produksjon av meieriprodukter 51

Strømningsmønster I annethvert platemellomrom har vi melk og i annethvert varmvann. For å øke behandlingskapasiteten på plateappara­ tet kan pakningene på innløps- og utløpshullene på platene plasseres slik at væskestrømmen går parallelt gjennom flere platekanaler.

A: Melk inn B: Varm vann inn

Figur 4.7 Parallell gjennomstrømning Eksempel på plateapparat med parallell gjennomstrømning, 4x2 / 2x4. Det betyr at melka går fire ganger parallelt på to platemellomrom, mens varmvannet går to ganger på fire paralleller.

52 Produksjon av meieriprodukter

Melkepasteuren Til pasteurisering av melk bruker vi et plateapparat som be­ står av flere avdelinger og er utstyrt med utstyr for regulering og kontroll av prosessen. Utgående melk Omløpsventil Konstanttrykksventil ~

Holdecelle (rør)

V: vannvarmings avdeling P: pasteuriseringsR: regenerativavdeling K:kjøleavdeling

Termometer

Damp

Isvann

Pl )—' Manometer

Varmvannspumpe

Trykkforøkerpumpe Kilde: Mejerimaskinlære 2

Inngående melk

Til/fra separator

Til/fra homogenisator

Melkepumpe

Balansetank

Kapasitetsregulator

Figur 4.8 Prinsippdiagram for pasteurisering av melk

Figuren viser hvilke avdelinger melkepasteuren består av, og hvordan melkestrømmen går gjennom pasteuren. En del utstyr for regulering og kontroll er også med.

Den kalde, rå melka pumpes fra silotankene gjennom en ba­ lansetank inn på regenerativavdelinga. Her blir melka varmet for eksempel fra 4 til 60 °C. Så tas den ut fra pasteuren for annen behandling, for eksempel separering eller homogenise­ ring. Hvis det er behov for å ta ut melka ved flere temperatu­ rer, må det være flere regenerativavdelinger. Etter regenerativen går melka inn på pasteuriseringsavdelinga, der den blir varmet opp til pasteuriseringstemperaturen (oftest 72 °C). Varmemediet i pasteuriseringsavdelinga er som regel varmt vann. Fra pasteuriseringsavdelinga går melka til holdecella. Der skjer det ingen oppvarming, men temperaturen skal holdes den påkrevde tida (15 s ved lavpasteurisering). Holdecella Produksjon av meieriprodukter 53

kan være en avdeling i selve plateapparatet. Da er det en litt spesiell utforming av disse platene. Men på nyere anlegg er det vanligst at holdecella er bygd opp av isolerte rør som lig­ ger utenfor apparatet. Nå skal melka kjøles ned. Da kjøres den inn på regenerativavdelinga. Her går det melk på begge sider av platene. På den ene sida er det pasteurisert melk som skal kjøles ned, og på den andre er det kald, upasteurisert melk som skal varmes opp. Når vi gjør det på denne måten, sparer vi mye energi. Et uttrykk for denne energisparinga er regeneratiwirkningen. Den angir hvor stor prosent av den tilførte varmen som blir brukt på nytt i regenerativavdelinga. Moderne pasteurer har gjerne 90-96 % regeneratiwirkning. Regeneratiwirkningen øker hvis vi setter inn flere plater i regenerativavdelinga. Energikostnaden blir da lavere, men plateapparatet blir mer kostbart i innkjøp og drift. Den nedkjølte melka som går ut av regenerativavdelinga, har en temperatur som ligger litt høyere enn den inngående rå melka. Videre kjøling skjer så i kjøleavdelinga, der det kjø­ les med kaldvann eller isvann. Melka tas ut ved temperaturer på 2-4 °C. Hvis det er ystemelk som produseres, bygges pasteuren med oppvarming med varmvann til ca. 30 °C i den sis­ te avdelinga. Utstyr for regulering og kontroll 1 Det er svært viktig at melka har fått tilstrekkelig høy tem­ peratur ved pasteuriseringa, og at den påbudte holdetida overholdes. For å sikre jamn og høy nok temperatur er det en termoregulator som sørger for at oppvarmingsvannet i pasteuravdelinga har høy nok temperatur. Ved utløpet av holdecella er det plassert en temperaturføler. Hvis den registrerer for lav temperatur, åpner omløpsventilen seg, slik at melka på nytt blir kjørt gjennom pasteuren. Pasteuriseringstemperaturen blir løpende nedtegnet på pasteurens skriver. 2 For å være helt sikker på at det ikke skal bli noen lekkasje av upasteurisert melk over i den pasteuriserte melka i re­ generativavdelinga, har melka på den pasteuriserte sida et trykk som er minst 0,5 bar (spesifikt trykk; 10 bar = IMPa) høyere enn på den upasteuriserte sida. For å få til det er pasteuren utstyrt med en trykkforøkerpumpe (også kalt boosterpumpe) og trykkfølere. Trykkdifferansen bli doku­ mentert på skriveren. Blir trykkdifferansen for liten, åpner omløpsventilen seg. 3 For at holdetida skal bli rett, må holdecella ha stort nok

54 Produksjon av meieriprodukter

volum. Når holdecella har et visst volum, må ikke melkegjennomstrømningen økes til mer enn det holdecella er be­ regnet for, for da blir tida for kort. Pasteuren er derfor ut­ styrt med en kapasitetsregulator og en gjennomstrømningsmåler. Gjennomstrømningsvolumet blir registrert på skri­ veren, og ved for stor gjennomstrømning åpner omløpsventilen seg. 4 I forbindelse med oppstart og vask kan det være behov for å kople ut omløpsventilen. Dersom det blir gjort, blir det re­ gistrert på skriveren. 5 Det er også regulator for kjøling og registrering av utgående temperatur på melka.

Separering Prinsipp Fettkulene i melka har lavere tetthet enn den skummetmelka som fettkulene er fordelt i. Hvis melka får stå i ro, stiger fett­ kulene oppover og legger seg i det øverste sjiktet. Det er tyng­ dekrafta som gir denne oppdrifta. Oppfløtingshastigheten er avhengig av flere faktorer: • forskjellen i tetthet mellom fettkule og skummetmelk (vari­ erer svært lite) • viskositeten på melka, som igjen er temperaturavhengig (hastigheten avtar når viskositeten øker) • diameteren på fettkula (hastigheten er proporsjonal med kvadratet av diameteren; det vil si at en fettkule med en di­ ameter på 5 //m beveger seg 25 ganger fortere enn en kule med diameter på 1 /zm) Før separatoren ble oppfunnet i slutten av 1870-årene, skilte de fløten fra skummetmelk ved å helle melka opp i flate kar. Når det hadde dannet seg et visst fløtelag på toppen, ble dette skummet av for hånd. Separatoren er en sentrifuge. Når melka blir sentrifugert, er mekanismen stort sett den samme som ved naturlig oppfløting. Forskjellen ligger i at når vi sentrifugerer, er det sentrifugalkraf­ ta som er drivkraft. Sentrifugalkrafta blir større og større når vi øker omdreiningstallet på sentrifugen - og den er mye, mye ster­ kere enn tyngdekrafta. Derfor blir utskillelseshastigheten for fettkulene mye større. Da separatoren ble oppfunnet, var det et stort framskritt for produksjonen av meierivarer. Separeringsprosessen ble mye mer effektiv, og fløteutbyttet økte. Produksjon av meieriprodukter 55

Rensing Ubehandlet melk inneholder alltid litt smuss. Det dreier seg om jurceller og partikler som stammer fra fjøsmiljøet (foru­ rensning). Disse partiklene har høyere tetthet enn melka. Får melka stå i ro, vil de sedimentere, det vil si at de synker til bunns. Tilsvarende får vi dem skilt ut av melka ved sentrifugering. I en del tilfeller blir melk kjørt gjennom separatoren bare på grunn av renseeffekten. Bakterier og bakteriesporer er også tyngre enn melka og kan skilles ut ved sentrifugering. Til dette bruker vi spesialkon­ struerte separatorer, såkalte baktofuger.

Reinskumming Begrepet reinskumming er et mål på hvor effektiv separato­ ren er, på hvor mye av fettet som blir skilt ut i fløten. Vi defi­ nerer reinskumming som fettprosenten i skummetmelka ut av separatoren. Reinskumminga (effektiviteten) er bedre jo la­ vere fettprosent vi kan måle i skummetmelka. Fra en moder­ ne separator bør reinskumminga ligge på 0,05 % ved skum­ ming av meieriets egen melk. Melk som er overført fra andre meierier, har dårligere separeringsegenskaper på grunn av den mekaniske behandlinga under overføringa. For slik melk kan vi ikke regne med bedre enn 0,08 % i reinskumming. Ved regelmessig kontroll av reinskumminga kan vi få vite om separatoren fungerer tilfredsstillende. Siden fettprosenten i skummetmelk er så lav, bør vi bruke en mer nøyaktig analy­ semetode enn ellers. Det er også viktig at prøveuttaket er re­ presentativt, for eksempel at vi tar ut prøver til fettanalyse gjennom driftstida, blander dem og så analyserer. Hvis analysen viser at reinskumminga er dårlig, kan skummetmelka undersøkes i mikroskop. Hvis den bare inne­ holder små fettkuler, er dette årsaken til den dårlige rein­ skumminga. Er det derimot mange fettkuler med diameter over 2 //m, tyder det på separatorfeil.

Faktorer som påvirker reinskumminga: 1 Størrelsen på fettkulene Små fettkuler trenger lengre tid på å skilles ut av melka enn store. Derfor er det først og fremst små fettkuler vi finner i skummetmelka. Hvis andelen små fettkuler øker, vil det der­ for resultere i dårligere reinskumming. Størrelsen på fettkule-

56 Produksjon av meieriprodukter

ne varierer med kurase og laktasjonstidspunkt. Mekanisk behandling kan føre til splintring av fettkuler, slik at det blir flere små.

2 Kjølelagring Når melka kjølelagres, adsorberes litt proteiner til fettkulemembranen, og fettkulene blir tyngre. Dermed blir forskjellen i tetthet mellom fettkulene og melkeserumet mindre, og det blir vanskeligere å separere dem ut. 3 Skummingstemperaturen Når melka varmes opp til 50-60 °C, blir viskositeten gradvis lavere. Når viskositeten er lavere, skilles fettkulene lettere ut.

4 Gjennomstrømningen Hvis gjennomstrømningen gjennom separatoren øker, betyr det at melka får kortere behandlingstid. Dermed blir det flere fettkuler som ikke rekker å bli skilt ut, og resultatet blir dår­ ligere reinskummming.

5 Omdreiningstallet Øker omdreiningstallet på sentrifugen, øker sentrifugalkrafta som påvirker fettkulene, slik at utskillelsen går lettere. 6 Luftinnholdet i melka Et høyt luftinnhold i melka gir dårlig reinskumming, for luftblærene virker forstyrrende på frasepareringa av fettkuler.

7 Belegg og ujamne partier på skålene Belegg og eventuelt ujamnheter på separatorskålene vil også forstyrre separeringsprosessen slik at reinskumminga blir dårligere. Effektiv reingjøring og vedlikehold av separatoren er derfor viktig.

Produksjon av meieriprodukter 57

Oppbygning og drift av separatoren En separator består av tre hoveddeler: motor, driwerk og separatorkule. Det er i kula melka blir behandlet. Motoren er en kraftig elektrisk motor. Kula står på en loddrett spindel som er støttet opp av solide lagre i topp og bunn.

Figur 4.9 Hermetisk separator

58 Produksjon av meieriprodukter

I en hermetisk separator blir melka pumpet med en sentrifugalpumpe inn til separatorkula nedenfra (i et rør opp gjennom spindelen). Separatorkula består av mange koniske separatorskåler som til sammen utgjør skålsatsen. Skålene stables opp på for­ deleren. (Vær oppmerksom på at skålene er nummerert og må settes på i riktig rekkefølge.) På skålene er det små avstandsknaster som sørger for at det blir en viss avstand mellom skålene. Det er flere fordelingshull i skålene, og de plasseres rett over hverandre, slik at det blir som et rør opp gjennom stabelen av skåler. Melka for­ deler seg mellom skålene fra disse hullene og slynges derfra ut i separatoren. Skummetmelka blir slynget utover og opp over den øverste skåla, som er uten hull. Så forlater skummet­ melka separatoren gjennom utløpet for skummetmelk ved hjelp av en utløpspumpe. Fra fordelingshullet beveger fettkulene (fløten) seg inn mot sentrum av sentrifugen og ledes derfra til fløteutløpet. Utenfor stabelen av skåler finner vi kuletoppen.

Fløte Utløpspumpe

Skummet melk Utløpspumpe Kuletopp Fordelingshull Skålsats

Låsering Fordeler Sleidetallerken

Kulekropp

Spindel

Figur 4.10 Snitt gjennom separatorkula

Helmelk

Helmelk Skummet melk Fløte

Pilene viser hvordan melkestrømmen går gjennom separatoren.

Produksjon av meieriprodukter 59

I en hermetisk separator er kula helt fylt med melk. Særlig blant eldre separatorer finner vi mange som er av den halvhermetiske typen. Den blir også kalt skallskiveseparator. Den skiller seg først og fremst fra den hermetiske ved at den ikke er helt fylt med melk, men har et luftsjikt i sentrum av kula. Den halvhermetiske separatoren har et innløpsrør som kommer ovenfra inn i sentrum av kula. I utløpene for skum­ metmelk og fløte har den en spesiell skallskive som sørger for at det er høvelig trykk på væskene ut av separatoren.

Selvrensing I en selvrensende separator er kula delt i to deler. Den øvre delen står fast, mens den nedre delen (sleidetallerkenen) kan bevege seg ørlite i loddrett retning. Den nedre delen holdes opp mot den øvre delen av et vanntrykk, slik at kula blir tett. Smusset i melka er de tyngste partiklene, og derfor blir de slynget ut og legger seg på innsida av kuleveggen. Smusset (separatorslammet) fjernes ved skudd. Med visse mellomrom, for eksempel hver halvtime, åpnes kula ved at vanntrykket som holder nedre del oppe, fjernes et kort øyeblikk. Da blir slammet skutt ut i en renne og samlet i oppsamlingssyklonen. Separatoren blir vasket med sirkulasjonsvask. For god utskyl­ ling av slam åpnes det for et lengre skudd under vask, slik at kula tømmer seg helt for væske.

Standardisering Med standardisering mener vi å gi produktet et nøyaktig fettinnhold. (Vi kan også standardisere produktene på andre stoffer, for eksempel protein.) Etterstandardisering innebærer at vi blander produkter med ulikt fettinnhold, for eksempel fløte og skummetmelk, et­ ter pasteurisering. Da kreves det at vi har en blandetank med godt røre verk. Vi må kjenne fettprosenten i hvert av produkte­ ne og beregne blandingsforholdet. Dessuten må vi ha mulig­ het for nøyaktig mengdemåling. Direkte standardisering betyr at skummetmelk og fløte blandes i riktig forhold umiddelbart etter separatoren. Overskuddsfløte (eller skummetmelk) blir samlet opp i et eget system. Direkte standardisering kan være manuell, men vanligvis satser vi på et automatisk system.

60 Produksjon av meieriprodukter

1 2 3 4 5 6

Densitetsmåler Gjennomstrømningsmåler Reguleringsventil Kontrollpanel Konstanttrykksventil Stengeventil

7 a b c d e

Tilbakeslagsventil Helmelk inn Fløte Skummetmelk Standardisert melk Overskuddsfløte

Figur 4.11 Anlegg for automatisk direkte standardisering

Den automatiske standardiseringa foregår slik: Det er en datamaskin, PLS, som styrer det hele. På fløteutløpsrøret er det plassert en reguleringsventil. Når denne ventilen får større åpning, går mer skummetmelk fra separatoren sammen med fløten ut av fløteutløpet, og fløten blir magrere. Når ventilen reguleres til liten åpning, går lite skummetmelk sammen med fløten, og fløten får høyere fett­ prosent. Foran reguleringsventilen passerer fløten en densitets­ måler og en gjennomstrømningsmåler. Densitetsmåleren må­ ler hvor stor tetthet (densitet) fløten har. Tettheten varierer med fettprosenten. Jo feitere fløten er, desto lavere er tetthe­ ten. Gjennomstrømningsmåleren måler hvor stor fløtemengde som passerer. Jo feitere fløten er, desto mindre mengde blir det. Signal fra densitetsmåleren og fra gjennomgstrømningsmåleren går til PLS-en. Der blir de målte verdiene sammen­ liknet med ønskede verdier. Hvis det viser seg at fløten er for feit, sørger PLS-en for at reguleringsventilen åpner seg mer. På den måten får vi fløte med et standardisert fettinnhold. Når reguleringsventilen styres av begge målerne, blir resulta­ tet mer nøyaktig enn om det bare hadde vært én måler. Produksjon av meieriprodukter 61

Regulering av fettinnholdet i fløten påvirker mengden av skummetmelk ut av separatoren. For at dette ikke skal føre til problemer, er det plassert en konstanttrykksventil som gir konstant trykk på skummetmelkledningen. Standardisert melk får vi når vi blander riktig mengde fløte sammen med skummetmelka. På fløterøret sitter det en reguleringsventil til. Denne ventilen bestemmer hvor stor mengde som skal være overskuddsfløte. Resten av fløten blan­ des inn i skummetmelka. Hvor stor åpning det skal være på ventilen, blir styrt av to gjennomstrømningsmålere, en på iblandingsrøret og en på røret for ferdig standardisert melk. PLS-en justerer ventilen slik at forholdet mellom de to væskestrømmene blir riktig. På røret mellom fløteledningen og skummetmelkledningen sitter det dessuten en stengeventil, som skal gjøre det mulig å ta ut rein skummetmelk fra systemet, og en tilbakeslagsventil, som sikrer at det ikke blandes skummetmelk inn i fløten.

Homogenisering Homogenisering er en melkebehandling som ikke brukes til alle meieriprodukter. Homogenisering er særlig aktuelt for konsummelk, UHT-produkter og iskrem. Hvis melk står i ro, får vi en oppfløting. Fettkulene beveger seg sakte oppover og danner et fløtelag. For mange produkter er slik oppfløting uønsket. Jo større fettkulene er, desto raskere går oppfløtinga. Ved homogenisering splintrer vi fettkulene slik at vi får dannet mange svært små fettkuler. Da går oppfløtinga svært lang­ somt (hastigheten er proporsjonal med kvadratet av diamete­ ren). Vi stopper ikke oppfløtinga når melka blir homogenisert, men prosessen går så langsomt at vi ikke får noen merkbar forskjell på øvre og nedre sjikt i for eksempel en melke­ kartong. I homogenisatoren blir melka utsatt for et svært høyt trykk og presset gjennom trange dyser. Det fører til at fettkulene splintres. Gjennomsnittsdiameteren på fettkulene går ned til en tidel, og det blir rundt tusen ganger flere fettkuler.

Effekter av homogenisering Homogenisering gir betydelig mindre oppfløting. Hvor stor effekt homogeniseringa har på oppfløtinga, kan vi måle med homogeniseringsindeksen. Den beregner vi ved å

62 Produksjon av meieriprodukter

sammenlikne fettprosenten i den øverste 1/10 og de nederste 9/10 av melk som har fått stå i ro og kaldt i to døgn. Homogeniseringsindeksen er forskjellen mellom de to fettpro­ sentene uttrykt i prosent av den høyeste fettprosenten. Akseptable verdier er indeks mindre enn eller lik 20.

Homogenisering gir også høyere viskositet og økt vannbindingsevne. Det merker vi lite i søt melk, men for syrnede pro­ dukter og visse fløtesorter er det viktig. Når store fettkuler blir til mange små, øker det samlede overflatearealet. Det betyr at det i forbindelse med homogeni­ sering må skje en nydanning av fettkulemembranen. Den nye fettkulemembranen dannes av proteiner og fosfolipider fra skummetmelka. Dermed får vi sterkere bindinger mellom pro­ tein og fettkuler og bedre vannbinding til overflata av fettku­ lene. I et syrnet produkt bremser små fettkuler i kaseingelet dreneringa og binder på den måten vannet bedre. Når melka er homogenisert, blir den kvitere. Den kvite fargen på melka kommer av at lyset blir spredt av partikler som fett­ kuler og kaseinmiceller. Når det blir flere fettkuler, blir denne spredningen større, og fargen virker kvitere.

Homogenisering påvirker omdanninga av fettet. I homogenisert melk oksideres ikke fettet like lett som i uhomogenisert melk, men det er en økt tendens til fettspalting (lipolyse). Den nydannede fettkulemembranen er ikke like sterk som den gamle. Fettet blir derfor mer utsatt for lipaseangrep. Dette problemet løser vi ved at melka blir pasteurisert (og lipaser inaktivert) like etter homogeniseringa. Effekten av homogenisering blir påvirket av temperatur, trykk og fettprosent. For å få god effekt må fettet være flytende, det vil si ha en temperatur over 28-35 °C. Effekten blir bedre hvis melka får lavere viskositet, det vil si varmes videre opp til ca. 60 °C. Normale homogeniseringstrykk er fra 100 til 250 bar. De høye trykkene gir best effekt. Effekten blir best ved normal fettprosent i melka. Hvis fettprosenten blir for høy, har de nydannede fettkulene en ten­ dens til å klumpe seg sammen. I et produkt med høy fettpro­ sent er avstanden mellom fettkulene mindre, og det er mindre tilgjengelig «råstoff» for å danne en ny fettkulemembran. Er det mer enn 12 % fett i fløte som skal homogeniseres, må vi Produksjon av meieriprodukter 63

bruke lavere trykk for å unngå klumpdanning. Homogeniseringshodet har også betydning. Ulik utforming kan gi ulik effekt. Når homogeniseringshodet blir slitt, blir effekten dårligere. Det kan vi kompensere ved å øke trykket, men økt trykk er en belastning for homogenisatoren og øker energiforbruket. Ved større slitasje må derfor homogenise­ ringshodet skiftes.

Homogenisatoren - oppbygning og drift Til behandling av melk bruker vi høtrykkshomogenisator. Den skal kunne arbeide med trykk opp til 300 bar. Det krever en svært kraftig konstruksjon for å kunne holde trykket. De vik­ tigste delene av en homogenisator er vist på figur 4.12.

Motor Drivreim Manometer Veivhus Stempel Stempelpakninger Sylinderblokk Tilbakeslagsventiler Homogeniseringshode Hydraulisk system for trykkregulering a Melk ut b Melk inn

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Figur 4.12 Homogenisator

Homogenisatoren er en stor høytrykkspumpe med justerbart mottrykk. Melka blir presset gjennom trange dyser i homogeni­ seringshodet.

64 Produksjon av meieriprodukter

Stempelpumpa består av tre (eventuelt fem) stempler som drives fram og tilbake av veivakslingen. Den drives i sin tur av motoren. Stemplene går i utakt, for på den måten blir det en jamn melkestrøm gjennom homogenisatoren. I veivhuset skal det være et visst oljenivå. Regelmessig oljeskift hører med til et godt vedlikehold. Det voldsomme trykket i homogenisatoren gjør at det blir en kraftig varmeutvikling på stemplene. For at ikke pakkboksen skal bli ødelagt, sprøytes det kjølevann på stemplene. Kjølevannet virker også som smøring. Det er viktig at kjølevannstilførselen aldri svikter når homogenisatoren er i drift. Homogeniseringshodet Selve homogeniseringa skjer idet melka passerer homogenise­ ringshodet. Spalten i homogeniseringshodet er ca. 0,1 mm brei. Når vi justerer slik at spalteåpningen blir mindre, øker trykket. Væskehastigheten gjennom homogeniseringshodet er normalt mellom 100 og 400 m/s, og homogeniseringa skjer på 10-15 mikrosekunder. Eldre homogenisatorer har en skrue for manuell trykkjustering i stedet for et hydraulisk system. Homogenisatoren kan ha ett homogeniseringshode (ettrinnshomogenisering) eller to homogeniseringshoder (totrinnshomogenisering). De to hodene er da plassert slik at melka passerer hode nummer 2 umiddelbart etter at den har forlatt hode nummer 1. Totrinnshomogenisering gir noe bedre homogeniseringseffekt fordi sammenklumpinger av nydanne­ de fettkuler fra trinn 1 da blir splintret opp i trinn 2. Det tota­ le homogeniseringstrykket måles foran trinn 1 og foran trinn 2. Det beste homogeniseringsresultatet får vi om forholdet mellom trykket på trinn 2 og trinn 1 ligger rundt 0,2. Homogeniseringshodet blir etter hvert slitt, slik at homogeniseringseffekten blir dårligere. Hodet må da skiftes. Under vask skal det ikke være trykk på homogenisatoren, for da sli­ tes hodet raskere. Hodet kan også bli ødelagt hvis homogenisa­ toren går uten væskegjennomstrømning når trykket er satt på. (Slik tørrgang under trykk kan også ødelegge manometrene.) Luftinnblanding virker forstyrrende på homogeniseringa og bør unngås. Fullhomogenisering og delhomogenisering I en melkebehandlingslinje blir homogenisatoren vanligvis plassert etter regenerativavdelinga i pasteuren, etter separa­ toren og før pasteuriseringsavdelinga. Hvis all melka går gjennom homogenisatoren, sier vi at vi har fullhomogenisering. Delhomogenisering vil si at det bare Produksjon av meieriprodukter 65

er fløten fra separatoren som blir homogenisert, og så blandes den homogeniserte fløten med ubehandlet skummetmelk før videre behandling. Fordelen med delhomogenisering er økono­ misk. Når det blir et mindre volum som skal behandles, kan vi ha en mindre homogenisator, og den er billigere i både innkjøp og drift. For at homogeniseringsresultatet skal bli godt, må fettinnholdet i fløten ikke overstige 12 %. Med hensyn til hemming av oppfløting fungerer delhomo­ genisering like bra som fullhomogenisering. Men til syrnede konsummelkprodukter må vi velge fullhomogenisering, for da blir viskositetsøkningen og vannbindingsevnen bedre. (Se side 105.)

Membranfiltrering Ved filtrering kan vi skille partikler av ulik størrelse fra en væske. Jo mer finmasket filteret er, desto mindre partikler kan det skille ut fra en væske. Membranfiltre er filtre som har så fine porer at de kan brukes til å skille ut tørrstoffbestanddelene i melk. Partikkel

Diameter (nm)*

Molekylvekt

Fettkuler

500-10 000

1012-l 214

Kaseinmiceller

10-300

107-l 09

3-6

104-l 05

Laktose

ca.l

342

Løste salter

0,4- 1

20-200

Vannmolekyler

0,3

18

Myseprotein

molekyler

* 1 nm = 10'9 m

Figur 4.14 Størrelse på ulike partikler i melk

Membranfiltrering er en relativt ny behandlingsmetode i meieriindustrien. I meieriindustrien er det tre former for membranfiltrering som brukes. Vi kaller dem ultrafiltrering (UF), hyperfiltrering (HF) og mikrofiltrering (MF).

66 Produksjon av meieriprodukter

Prinsipp for ultrafiltrering og hyperfiltrering Ultrafiltrering Ved ultrafiltrering bruker vi membraner med en porestørrelse som gjør at partikler med molekylvekt på ca. 10 000 blir holdt tilbake av membranfilteret, mens mindre partikler får passe­ re. For å få en rimelig hastighet på væskestrømmen gjennom filteret er trykket på væska mellom 2 og 8 bar. Den væska som går gjennom filteret, kaller vi permeat, mens den væska som blir holdt tilbake, er retentat eller konsentrat. Retentat, konsentrat

4.15 Prinsipp for ultrafiltre­ ring

Permeat Store molekyler Z Z

Små molekyler ::

Vann ~~

Kilde: Mejerilære 1

Med den porestørrelsen vi har ved ultrafiltrering, blir fett­ kuler, kaseinmiceller og myseproteiner holdt tilbake av filte­ ret. Det betyr at konsentratet har en høyere konsentrasjon av disse stoffene enn den melka (eventuelt mysa) som vi mater inn på UF-anlegget. Permeatet inneholder mer vann, salter og laktose. Ultrafiltrering brukes til å standardisere proteininnholdet i melk og melkeprodukter og til å framstille produkter med økt proteininnhold. Enkelte ostesorter blir framstilt ved ultra­ filtrering i stedet for tradisjonell ysting. Fra myse produseres myseproteinkonsentrat (WPC), som vi bruker som ingrediens til produksjon av mange ulike matvarer. Permeatet fra ultrafiltrert myse kan brukes til framstilling av rein laktose eller melkesyre. Hyperfiltrering eller omvendt osmose Hyperfiltrering blir også kalt omvendt osmose, som forkortes til RO etter den engelske betegnelsen. Ved hyperfiltrering bruker vi filtre med enda mindre porer enn ved UF. Porene er så små at bare vannmolekyler og noen salter kan passere. Permeatet inneholder derfor nesten reint vann (0,1-0,4 % tørrstoff). Retentatet blir derfor stort sett et konsentrat av de tørrstoffbestanddelene vi har i den væska som filtreres. Produksjon av meieriprodukter 67

Det kreves et mye høyere trykk for hyperfiltrering enn for UF, mellom 30 og 60 bar er nødvendig.

Figur 4.16 Prinsipp for hyperfiltrering Kilde: Mejerilære 1

Hyperfiltrering brukes til framstilling av konsentrater, som en alternativ teknikk til inndamping. I Norge bruker vi HF særlig til å konsentrere myse som selges som dyrefor, og til forkonsentrering av myse til brunostproduksjon.

Effekter av ultrafiltrering og hyperfiltrering Ultrafiltrering og hyperfiltrering påvirker altså råstoffet på uli­ ke måter. Hyperfiltrering gir en rein konsentrering, mens ultra­ filtrering gir et konsentrat med endra tørrstoffsammensetning. Figurene 4.17 og 4.18 viser med tall fra forsøksmålinger eksem­ pler på sammensetning av UF- og HF- konsentrater. Konsentrat 1 Konsentrat 2

%

Myse

Tørrstoff

5,6

14,5

21,0

Laktose

74,1

74,4

74,6

Aske

11,6

10,7

10,7

Fett

0,8

0,8

0,8

Protein, totalt nitrogen

13,8

13,7

13,8

Kasein*

1,4

1,7

1,7

Myseprotein, udenaturert

8,8

8,8

8,8

Ikke-protein (NPN)

3,6

3,2

2,9

* inkludert denaturert myseprotein

Kilde: Mejerilære 2

Figur 4.17 Prosentvis sammensetning av tørrstoffet i myse og mysekonsentrat framstilt ved hyperfiltrering

68 Produksjon av meieriprodukter

Stigende tørrstoffinnhold i konsentratet gjør konsentratet mer viskøst. Når viskositeten øker, går ytelsen på filtreringsanlegget ned. Det er derfor en praktisk grense for hvor stor konsentreringsgrad vi kan oppnå på et membranfiltreringsanlegg. %

Myse

Konsentrat

Permeat

Tørrstoff

5,84

16,83

4,37

Laktose

4,31

5,22

3,77

Aske (salter)

0,57

0,78

0,52

Fett

0,05

0,90

0,00

Protein, totalt nitrogen

0,79

10,17

0,18

Kasein*

0,23

4,95

0,01

Myseprotein, udenaturert

0,17

2,26

0,00

Ikke-protein (NPN)

0,22

0,69

0,16

* inkludert denaturert myseprotein

Kilde: Mejerilære 2

Figur 4.18 Sammensetning av myse og mysekonsentrat og permeat framstilt ved ultrafiltrering En del av saltene i melka (kalsium og fosfat) er bundet til ka­ seinmicellene. Disse saltene blir da holdt tilbake av filteret som en del av de «store» kaseinmicellene. Kalsium og fosfat som er løst i vannet i melka, går derimot over i permeatet. Dette er forklaringa på det relativt lave askeinnholdet i per­ meatet fra ultrafiltrering. Når melk syrnes, blir kalsiumioner i kaseinmicellen byttet ut med hydrogenioner. Ved synkende pH-verdi vil altså mer av kalsiumet være i løst form og dermed gå over i permeatet. Dette benytter vi oss av i forbindelse med ultrafiltrering av ystemelk. Til ysting kan kalsiuminnholdet i retentatet bli for høyt hvis ikke melka blir forsyrnet. Når ystemelk ultrafiltreres, blir myseproteiner med i osten. Det har den fordelen at osteutbyttet per liter melk blir større. Men samtidig har myseproteinene en del andre egenskaper: De binder mer vann, og de brytes langsommere ned under modning av osten. Når ystemelka er ultrafiltrert, må vi derfor lage spesielle ostetyper - eller gjøre endringer i ystingsteknikken. Det økte innholdet av myseproteiner er en stor fordel for produkter som fersk ost og jogurt.

Produksjon av meieriprodukter 69

I forbindelse med ysting kan det bli et problem at innhol­ det av laktose og salter i retentatet blir for høyt. Det kan vi bøte på ved diafiltrering. Det betyr at vi tilsetter vann til re­ tentatet etter en viss konsentrering og så filtrerer på nytt.

Endringer i fysisk-kjemiske egenskaper i melkekonsentratet ved membranfiltrering: • Surhetsgrad Ved både HF og UF øker andelen fettfritt melketørrstoff, og dermed blir bufferevnen bedre. Det er særlig innholdet av pro­ teiner og fosfater som bidrar til det.

* Syrningsevne I HF-konsentrater blir syrningsevnen dårligere, fordi det os­ motiske trykket øker med økende innhold av laktose og salter. I UF-konsentrater vokser melkesyrebakteriene noe bedre enn i melk fordi bufferevnen er bedre.

• Løypeevne Ved pH-verdi over 6,4 koagulerer UF-konsentratet hurtigere enn melk, men ved pH-verdi under 6,3 går koaguleringa lang­ sommere. Uansett pH-verdi blir det sammenløypte koagelet fastere og vanskeligere å skjære.

• Viskositet Viskositeten øker i takt med det stigende proteininnholdet i konsentratet. Det kommer av at proteinene binder en betyde­ lig mengde vann. Viskositeten blir høyere ved lav temperatur. Derfor er det slik at om vi filtrerer ved høyere temperatur, kan vi få en høyere konsentreringsgrad. • Andre egenskaper Smaken blir ikke påvirket ved ultrafiltrering, men ved hyper­ filtrering blir retentatet både søtere og saltere. Lysbrytningen og tettheten øker, og fargen blir mørkere.

Oppbygning og drift av membranfiltreringsanlegg Filtrene som brukes, er laget av ulike syntetiske materialer av en gruppe vi kaller organiske polymerer. Filtrene er svært tynne, derfor er de bygd opp på et porøst støttelag. Membranfiltreringsanleggene er som regel bygd opp av

70 Produksjon av meieriprodukter

mindre moduler. Ønsker vi å utvide et anlegg, kan vi få tak i flere moduler og kople dem til. Det er flere ulike konstruksjo­ ner. Vi har rørmoduler, platemoduler og spiralmoduler. Som eksempel skal vi vise en spiralmodul. En spiralmodul er bygd opp av en membranduk. Det er en membran på begge sider av duken og et porøst støttelag i mid­ ten. I den ene enden er duken forseglet. Oppå membranduken ligger det et plastnett. Så rulles det hele sammen i en rull. Plastnettet fungerer som en kanal for den inngående væska. Det porøse støttelaget i membranduken er kanal for permea­ tet. Den åpne enden av membranduken er festet i et perforert rustfritt stålrør, som er oppsamlingskanal for permeat. Membranduk

Figur 4.19 Oppbygningen av en spiralmodul I enden av rullen plasseres en del (ATD) som skal hindre at rullen sklir ut når den blir utsatt for væske med høyt trykk. Flere membranruller koples i serie og legges i en hylse av rustfritt stål.

Figur 4.20 Snitt gjennom en spi­ ralmodul

Permeatkanal (porøst støttelag) Rustfri hylse

Figuren viser hvordan væskestrømmen går gjennom en spi­ ralmodul. Pilene markerer permeatstrømmen.

Innmatingskanal (plastnett)

Permeatoppsamlingskanal

Produksjon av meieriprodukter 71

Det er ingen prinsipiell forskjell på oppbygningen av UF- og HF-anlegg, bortsett fra at de har ulike membraner og drives med ulike trykk.

Produksjon: porsjons vis eller kontinuerlig Vi har to måter for å oppnå ønsket tørrstoffinnhold i konsen­ tratet. Ved en porsjonsvis produksjon tar vi mysa (eller melka) fra en tank, pumper den gjennom filtreringsanlegget og sen­ der den så tilbake på tanken. Slik kan vi la mysa sirkulere til vi har fått den konsentrasjonen vi ønsker. Ved en kontinuerlig produksjon lar vi mysa passere gjennom flere membranmoduler etter hverandre for å øke tørrstoffinnholdet. Anlegget har hele tida innmating av ny væske og utmating av konsentrat. Utmatinga blir styrt av en tørrstoffmåler. Vask av membranfiltreringsanlegg Et membranfiltreringsanlegg vaskes ved sirkulasjonsvask, men membranmaterialene tåler ikke for høye temperaturer eller for sterke vaskemidler. De vaskes derfor med et eget vaskeanlegg atskilt fra annen vask i meieriet. Forskjellige membranmaterialer er ulike med hensyn til hva de tåler av temperaturer og kjemikaler. Det er derfor vik­ tig å følge de vaskeanvisningene som leverandøren gir. Generelt kan vi si dette: Det er viktig at vannet er reint, det vil si uten partikler, for partikler fra vannet kan tette porene i membranen. Vaskemidlene bør være tilsatt kompleksbinder for å hindre utfelling av smusspartikler. Til desinfeksjon bruker vi kjemis­ ke desinfeksjonsmidler (ikke varmedesinfeksjon).

Faktorer som påvirker kapasiteten på et UF/HF-anlegg: • Viskositet Med økende viskositet blir membranen mer og mer tilstoppet. Det kan vi registrere ved at det blir skilt ut mindre mengder med permeat. • Temperatur Ved høyere temperatur (opptil 50-60 °C) blir produktet min­ dre viskøst. Drift ved varm kjøring (40-60 °C) gir derfor større kapasitet på anlegget enn ved kald kjøring (5-15 °C). (Vær oppmerksom på at ikke alle membraner tåler de høyeste tem­ peraturene!) Ved høyere temperaturer enn ca. 60 °C kan proteinene danne gel. Da blir viskositeten brått svært høy. Jo høyere proteininnhold vi har i væska, desto lettere blir det geldanning.

72 Produksjon av meieriprodukter

• Tørrstoffinnhold Etter hvert som tørrstoffmnholdet øker, øker viskositeten, og dermed går kapasiteten ned.

• Driftstid Etter hvert som anlegget kjøres, blir det belegg og tetting av porene i membranen. Når porene tetter seg, går kapasiteten ned. Derfor må vi stoppe anlegget og vaske det etter en viss driftstid.

Figur 4.21 Kapasitet og driftstid

I dette eksempelet bør vi stoppe for vask etter ca. 10 timers drift, hvis vi skal ha en akseptabel kapasitet på anlegget.

Membranene har en viss levetid, så må de skiftes. Gamle membraner har dårligere kapasitet.

Mikrofiltrering Den tredje typen membranfiltrering i meieriindustrien er mi­ krofiltrering. Til mikrofiltrering bruker vi keramiske membra­ ner med porestørrelse på omkring 1,4 /zm til å filtrere bort bakterier fra melka. Fordi fettkulene er omtrent på størrelse med bakteriene, er det bare skummetmelk som kan filtreres. Retentatet, som får et svært høyt bakterieinnhold, kan UHTProduksjon av meieriprodukter 73

behandles og så blandes igjen med melka. Metoden brukes blant annet til ystemelk for at vi skal bli kvitt bakteriesporer, og til konsummelk for å forlenge holdbarhetstida.

Filterelement

Modul med 19 filterelementer

Figur 4.22 Mikrofiltreringsanlegg

Dette anlegget består av to moduler som er koplet i serie, og pumper for sirkulering av retentat og permeat.

74 Produksjon av meieriprodukter

Oppgaver Kontrollspørsmål 1 Hvorfor varmebehandler vi melk? 2 Hvordan blir proteinet i melka påvirket av varme­ behandling?

3 Hvordan er en platevarmeveksler bygd opp?

4 Hvilke faktorer påvirker varmeoverføringa gjennom en plate i et plateapparat? 5 Hvilken betydning har det i en varmeveksler om vi bruker medstrøms- eller motstrømsprinsippet?

6 Lag en enkel skisse som viser avdelingene i en melkepasteur. Tegn inn melkestrømmen på skissa. 7 Hvilken funksjon har regenerativavdelinga i en melkepasteur? Hvordan er holdecella formet, og hvilken funksjon har den? 8 Hvorfor er melkepasteuren utstyrt med en trykkforøkerpumpe, og hvor er den plassert?

9 Hvilke registreringer blir skrevet på skriveren til melke­ pasteuren? 10 Hvilken betydning har størrelsen på fettkulene for utskillelseshastigheten ved separering?

11 Hva er en baktofuge? 12 Hvordan er en hermetisk separator bygd opp? 13 Hva skjer ved et separatorskudd? 14 Hvorfor homogeniserer vi produkter som a) helmelk b) jogurt?

15 Hvordan fungerer en homogenisator? 16 Hva skiller fullhomogenisering fra delhomogenisering? Når bør vi bruke fullhomogenisering? Produksjon av meieriprodukter 75

17 Hvilke stoffer fra melk finner vi igjen i a) permeatet b) retentatet fra ultrafiltrering? 18 Hvilke stoffer fra myse finner vi igjen i a) permeatet b) retentatet fra omvendt osmose? 19 Hva oppnår vi med forsyrning av melka før ultrafiltrering?

20 Hvordan er et hyperfiltreringsanlegg bygd opp?

21 Hvordan blir kapasiteten på et membranfiltreringsanlegg påvirket av driftstida?

Arbeidsoppgaver 1 Hvordan blir smaken og næringsverdien til melka påvirket av varmebehandling? 2 Hva skiller disse tre varmebehandlingsmetodene fra hver­ andre: (lav-) pasteurisering, høypasteurisering og UHT? 3 Hva krever en melkepasteur av ettersyn og service?

4 Hvorfor blir reinskumminga dårligere på melk som er tilført fra andre meierier? 5 Hvordan kan vi manuelt regulere fettprosenten i fløten som kommer ut av separatoren? 6 Hvorfor blir separatoren plassert før homogenisatoren i en melkebehandlingslinj e? 7 Til hvilke meieriprodukter bruker vi membranfiltrering?

8 Hvilke krav stiller melkeforskriften til varmebehandling av melk? Hvilke unntak gjør den?

76 Produksjon av meieriprodukter

5 Syrningsteknikk 1 dette kapitlet skal du lære om de viktigste mikroorganismene vi bruker i meieriindustrien, og hvilken funksjon de har. Du skal bli kjent med de viktigste typene av kulturer og lære hvor­ dan vi dyrker dem. Vi skal også se på hvordan vi kan påvirke egenskapene til kulturer ved valg av dyrkingsbetingelser.

Bruk av kulturer i meieriindustrien Mikroorganismer i konsentrert form kaller vi ofte en kultur. Den kan forekomme i ulike former (flytende, dypfryst eller tørket). I noen industrielle prosesser er det bruk for store mengder mikroorganismer, og et viktig trinn i prosessen er derfor å produsere kulturer i nokså store volumer.

I meieriproduksjonen benytter vi oss særlig av forskjellige bakteriekulturer. Behandlinga av disse kulturene kaller vi syrningsteknikk, og kulturene blir i meierispråket ofte kalt sy­ rer eller syrekulturer. Ordbruken har sammenheng med at de viktigste meierikulturene er kulturer av melkesyrebakterier, som produserer melkesyre av laktosen i melka.

Syrekulturer har vært i bruk siden slutten av 1800-årene. Før den tid brukte en selvsyrning, det vil si at en la forholdene til rette for at de melkesyrebakterier som var naturlig i melka, fikk vokse. En annen metode var å pode for eksempel fløte med rømme fra forrige produksjon. Men når en poder med et gammelt produkt, poder en også videre på uønskede bakterier, hvis det er noen slike i produktet. Bruken av syrekulturer ble derfor et stort framskritt for meieriene - både med tanke på hygienen og med hensyn til bedre kontroll med produksjonen.

Produksjon av meieriprodukter 77

Vi skiller mellom reinkulturer og blandingskulturer. Reinkulturer består av en bakterieart (oftest en stamme). Definerte blandingskulturer består av flere stammer eller arter, og de er framstilt ved at flere reinkulturer blir blandet sammen. Mange av de vanlige meierikulturene er udefinerte blandingskulturer. De består av flere arter, men antall stam­ mer er ukjent. Det er ofte mange stammer av samme art. I disse kulturene dyrkes hele blandinga sammen. Vi skiller også mellom mesofile og termofile syrekulturer. Mesofile kulturer inneholder bakteriearter som vokser best ved ca. 30 °C, mens de termofile kulturene har bakterier med et temperaturoptimum på ca. 45 °C. Kultur/bakteriearter

Bruksområder

DL-kultur: Lactococcus lactis subspecies lactis Lactococcus lactis subspecies cremoris Lactococcus lactis subspecies lactis biovar diacetylactis Leuconostoc mesenteroides subspecies cremoris

Syrnet smør Oster med runde hull (små) eller pipete tekstur Surmelksprodukter

L-kultur: Lactococcus lactis subspecies lactis Lactococcus lactis subspecies cremoris Leuconostoc mesenteroides subspecies cremoris

Oster med lite hulldanning

O-kultur: Lactococcus lactis subspecies lactis Lactococcus lactis subspecies cremoris

Oster uten hulldanning

Jogurtkultur: Streptococcus termophilus Lactobacillus bulgaricus

Italienske ostesorter Jogurt

Probiotiske kulturer (reinkulturer): Lactobacillus acidophilus Bifidobacterium bifidum Lactobacillus GG

Probiotiske surmelks­ produkter, for eksempel Biola

Reinkulturer av : Streptococcus termophilus Lactobacillus helveticus Lactobacillus lactis

Oster med høy ettervarmingstemperatur

Figur 5.1 Oversikt over ulike syrekulturer som vi bruker i meieriindustrien

78 Produksjon av meieriprodukter

Til forskjellige produkter er det ulike egenskaper ved kulture­ ne som har størst betydning. For alle produkter er produksjo­ nen av melkesyre viktig. Den gir en konserveringseffekt og påvirker smak og konsistens. Til syrnede konsummelkprodukter er CO2-produksjon i kul­ turene med på å gi produktet frisk smak. Aromastoffene som noen melkesyrebakterier danner av sitronsyra i melka, er med på å gi den karakteristiske smaken for det syrnede pro­ duktet. I produksjon av syrnet smør er det særlig viktig at det blir dannet aromastoffer. Ved kjerning av usyrnet smør tilsetter en smøret et aromadestillat som er framstilt fra spesielle kul­ turer. For kvitosten er melkesyreproduksjonen viktig fordi regule­ ring av pH-verdien har mye å si for ostekvaliteten. CO2-produksjonen er ansvarlig for hulldanning i osten. Bakteriene i kulturen inneholder protein- og fettnedbrytende enzymer, og disse enzymene er helt nødvendige for å få en karakteristisk modningsprosess i osten under lagring. I tillegg til melkesyrebakterier bruker en til spesielle pro­ duksjoner også andre bakteriekulturer og mugg- eller gjærkulturer. Som eksempel kan vi nevne kultur av propionsyrebakterier til Jarlsberg og av muggarten Penicillium candidum til camembert.

Dyrking av syrekulturer Meieriene kjøper kulturer fra laboratorier som produserer kulturer. Kulturene som blir solgt, er enten dypfryste eller frysetørkede. Begge formene må lagres i fryser før bruk på meieriet. Når det gjelder lagringstemperatur og lagringstid, bør vi følge anbefalingene fra leverandøren. For å få minst mulig variasjon i de innkjøpte kulturene kjø­ per meieriene gjerne av samme produksjon for flere måneders forbruk. Det er ulike veier å gå fra innkjøpt kultur til ferdig produkt, se figur 5.2.

Produksjon av meieriprodukter 79

Innkjøpt kultur

Morsyre

Brukssyre

Produkt

Frysetørret

Konsentrert (fryse­ tørret eller frossen)

Høykonsentrert (frysetørret eller frossen)

Figur 5.2 Framstillingsmetoder fra innkjøpt kultur til ferdig produkt Direkte poding Den minst arbeidskrevende metoden går ut på at den innkjøp­ te kulturen podes direkte i melka under framstilling av meie­ riproduktet. Kulturformen kalles ofte DVS- eller DIP-kultur. Metoden vinner stadig terreng, særlig til produksjon av syrnede konsummelkprodukter, men er foreløpig lite brukt i osteproduksjon. Fordelen med denne metoden er først og fremst at det blir mindre variasjon i kulturen fra dag til dag, og da er det lettere å holde stabil kvalitet på produktet. I og med at den innkjøpte kulturen er en engangskultur (som ikke skal dyrkes videre på meieriet), begrenses faren for at kulturen skal bli infisert eller endre sammensetning. Derfor er denne kulturformen og pro­ duksjonsmetoden spesielt godt egnet for kulturer som produ­ senten garanterer sammensetningen av. Kostnaden til innkjøp av kultur blir høyere ved bruk av DVS/DIP enn ved de andre metodene, men den krever mindre arbeid og utstyr.

80 Produksjon av meieriprodukter

En spesiell ulempe har vært at sammenliknet med brukssyre tar det lengre tid for bakterieveksten å komme i gang, og det­ te er særlig en ulempe i forbindelse med ysting. Men i det sis­ te er det utviklet kulturer som bare i liten grad forlenger ystingstida. Mange ysterier bruker DVS/DIP som reservekultur i tilfelle det blir svikt i brukssyreproduksjonen.

Brukssyre Den andre metoden går ut på at en kjøper en mindre mengde kultur fra leverandøren. Denne kulturen blir podet over på et egnet vekstmedium (oftest varmebehandlet skummetmelk), og bakteriene blir dyrket ved en gunstig temperatur. Da har vi laget brukssyre. Så bruker en brukssyra til poding under framstilling av meieriproduktene. I sammenlikning med direkte poding i produktene blir det et ekstra behandlingstrinn på meieriet. Det gir mer arbeid og større fare for infeksjon eller påvirkning av sammensetningen av kulturen. Kostnaden til innkjøp av kultur blir lavere.

Morsyre Den tradisjonelle metoden, som stort sett har gått ut av bruk i løpet av de siste ti årene, innebærer at en først dyrker den innkjøpte kulturen til en morsyre. Morsyra bruker en så til å framstille brukssyre. Dessuten blir den brukt til å framstille neste dags morsyre. På den måten er det mulig å bruke den samme innkjøpte kulturen i flere år. Ulemper ved morsyremetoden er: - Den er arbeidskrevende. - Det er fare for infeksjon med fremmede mikroorganismer. - Mengdeforholdet mellom bakterieartene i en blandings­ kultur kan forskyves (egenskapene til kulturene endrer seg). Fordeler ved morsyremetoden er: - Kulturen kan bedømmes ved mottak. - Bakteriene kan tilpasses produksjonsmelka. - Det er lav kostnad ved innkjøp av kulturer. - Sammensetningen av kulturen kan endres i ønsket retning. Konsentrasjon En flytende kultur (for eksempel brukssyre) har et bakterietall per milliliter på ca. 5 • 108. Engangskulturer til produk­ sjon av brukssyre er mer konsentrert og inneholder rundt ti Produksjon av meieriprodukter 81

ganger så mange bakterier. Innkjøpte kulturer for direkte po­ ding i produkter er høykonsentrert og har omtrent ti ganger så mange bakterier per milliliter som en konsentrert kultur. Podemengden ved bruk av brukssyre blir derfor ca. hundre ganger den mengden som brukes ved poding med DVS/DIP.

Produksjon av brukssyre og morsyre

Figur 5.3 Flytskjema for produksjon av brukssyre (DL-kultur) Den melka vi bruker til å framstille brukssyre, bør ha god kvalitet. Den bør ha en normal sammensetning og lavt bakterietall. Skummetmelk foretrekkes framfor helmelk. Grunnen er at fettet i helmelka bidrar til å kamuflere smaksnyanser. Ved kontroll kan vi altså lettere registrere variasjoner i brukssyra fra dag til dag hvis vi bruker skummetmelk.

82 Produksjon av meieriprodukter

Melka får en kraftig varmebehandling, for eksempel 95 °C i 30 minutter. Det gjør den bedre egnet som vekstmedium for bakteriene. Så blir melka kjølt ned til syrningstemperaturen, som er 18-22 °C. Når temperaturen er riktig innstilt, podes melka med 0,52 % morsyre eller innkjøpt engangskultur beregnet for brukssyreproduksjon. (Bruk den podemengden som leverandøren anbefaler!) Etter poding rører vi det godt på tanken, og så får det hele stå i ro til pH-verdien har blitt ca. 4,6. Det tar mellom 18 og 24 timer. Syrningen bør styres etter pH-verdi og ikke etter klokka, for ved en bestemt pH-verdi er bakterieutviklinga kommet like langt. Det trenger ikke være tilfellet etter et visst antall timer. Den tida det tar før vi har nådd en viss pH-verdi og «brutt koagelet» (det vil si rørt for å starte nedkjøling), varie­ rer med podeprosent, syrningstemperatur, podekulturens ak­ tivitet (se side 84) og syrningsevnen til melka. Hvis brukssyra ikke skal brukes med en gang, må den raskt kjøles ned, gjerne til ca. 4 °C.

De syrningsbetingelsene vi har nevnt ovenfor, gjelder for DLkulturer. Lager vi brukssyre av andre kulturer, kan det være annen dyrkingstemperatur, podeprosent eller pH-verdi ved bryting av koagelet. Brukssyra og morsyra blir egentlig produsert på samme måte, men i helt ulike volumer. Derfor bruker vi forskjellig ut­ styr. Til brukssyre har vi vanligvis prosesstanker og til mor­ syre en viskubator. En viskubator er et vannbad med tempe­ ratur- og tidsstyring. Morsyra lages i såer (små spann) som vi setter oppi viskubatoren.

Kvalitetskrav og faremomenter Hvilke kvalitetskrav vi stiller til en brukssyre, varierer med kulturtypen og produktet. God aktivitet er alltid viktig, men vi er særlig opptatt av aktiviteten for kulturer som skal brukes ved ysting. Med aktivitet mener vi hvor raskt bakterieveksten (og dermed syreproduksjonen) kommer i gang etter poding. Når vi poder en kultur over på et nytt vekstmedium, tar det tid før celledelinga kommer skikkelig i gang. Dette kaller vi nølefasen. I en kultur med god aktivitet er nølefasen kort.

Produksjon av meieriprodukter 83

Aktivitetsprøven er en laboratorietest for å måle aktiviteten i en kultur. Den går i korthet utpå å pode en viss mengde kultur (3 %) på et standard medium (varmebehandet skummetmelk laget av tørrmelk). Straks etter poding måler vi pH-verdien i prøven. Så inkuberer vi prøven ved 30 °C i 4 timer før vi måler pH-verdien på nytt. pH-senkningen under disse standardiserte betingelsene blir brukt som mål på aktiviteten.

Figur 5.4 viser syrningskurven og aktivitetskurven for en DLkultur i vekst. Det som er verdt å merke seg, er at aktiviteten er på topp før syrningen er helt ferdig. Det betyr at hvis vi øn­ sker en kultur med god aktivitet, må vi avbryte bakterieveksten før pH-verdien blir så lav at bakteriene blir skadd. Vi av­ bryter syrningen ved å kjøle ned syra. For DL-kultur er en pH på 4,6 høvelig for å avbryte syrningen. Det er ikke ønskelig å avbryte den ved for høy pH, for da risikerer vi ettersyrning og ujamn aktivitet hvis vi bruker av den samme brukssyra hele dagen.

84 Produksjon av meieriprodukter

Syrning og aktivitet for samme DL-kultur podet med 0,5 og 2,5 % morsyre. Syrningstemperatur: 21 °C. Surhetsgrad og aktivitet er målt ved titrering (°SH). Ved lagring av ferdig bruks- eller morsyre blir aktiviteten gradvis dårligere. Vi bevarer aktiviteten i syra best hvis vi kjøler den ned til lavest mulig temperatur. Produksjon av ny brukssyre for hver produksjonsdag gir den beste aktiviteten.

Figur 5.5 Endring i syrningsaktivitet ved lagring En DL-kultur er syrnet ved 20 °C og seinere lagret ved ulike temperaturer. Kurvene viser hvordan aktiviteten i kulturen i dette forsøket varierte.

Produksjonene av aromastoffer og CO2 er andre viktige egen­ skaper ved kulturen. Til kulturmelk og syrnet smør vil vi gjer­ ne ha en brukssyre med mye aroma. Til osteproduksjon er vi opptatt av CO2-produksjonen. Hvor mye som er ønskelig, av­ henger av krav til hullsettinga i osten. Om vi får mye aroma og CO2, er avhengig av hvor stor andel aromadannende melkesyrebakterier vi har i kulturen. Denne andelen kan vi påvirke ved hjelp av syrningstempera­ tur, podemengde og syrningstid. Det har også betydning hvor aktive disse bakteriene er til å produsere aromastoffer og CO2. Denne aktiviteten varierer for ulike stammer av bakteri­ ene, og ulike kulturer som fås kjøpt, kan derfor variere mye. Vi bør legge arbeid i å velge ut den kulturen som passer best for produktet vårt.

Produksjon av meieriprodukter 85

Lukt- og smaksbedømmelser av bruks- og morsyre er en enkel og nyttig kon­ troll av syrekulturer. Med erfaring kan vi raskt vurdere om aromaen er slik den bør være. Et mål på aromadanninga får vi med kreatinprøven. Kulturen blandes med en bestemt mengde kalilut og kreatin. Da får vi en rødfarge, og den er sterkere jo høyere innholdet av acetoin er. Fargen sammenliknes med et fargekart, og det settes en tallverdi. Denne tallverdien er prøveresultatet.

CO2-innholdet kan måles indirekte ved titrering før og etter utristing av C02. Når C02 løses i vann, dannes det karbonsyre. Ved titrering av kulturen med lut blir derfor både melkesyra og karbonsyra med i titreringsresultatet. Hvis kulturen varmes opp samtidig som vi rister godt på en åpen beholder, blir CO, ristet ut. Ved ny titrering er karbonsyra ikke med, og det går mindre lut med til nøytralisering. Forskjellen på de to titreringene er derfor et uttrykk for mengden med C02 i prøven.

Det kan være lett å infisere en kultur med fremmede bakteri­ er, og da blir ikke kulturen slik den skal være. Produktet blir også infisert med de samme fremmede bakteriene. Ved pro­ duksjon av syrekulturer er det derfor svært viktig at vi arbei­ der så sterilt som mulig. Mange meierier har helt egne rom for arbeid med kulturer. I disse rommene tas det spesielle hygienehensyn, for eksem­ pel overtrykk på lufta i rommet. I kontrollopplegget for produksjon av syrekulturer bør vi legge inn kontroll av koli, mugg og gjær og det vi kaller «frem­ mede bakterier», det vil si bakterier som vokser på sukkerfritt medium. Det er viktig at den melka vi dyrker bakteriene på, ikke inne­ holder bakteriehemmende stoffer. Det fins en rekke slike stof­ fer som kan være til stede i melka. Noen blir vi kvitt ved den kraftige varmebehandlinga av melka til syreproduksjon. Antiobiotika som er blitt utskilt i melka fra behandlede kyr, blir ikke ødelagt ved varmebehandling og kan hemme eller stoppe veksten i en kultur. Rester av vaske- eller desinfek­ sjonsmidler kan også hemme og forstyrre veksten. Bakteriofager er en type virus som angriper bakterier. Bakteriofagene er stammespesifikke, det vil si at en type bak­ teriofager angriper bare en eller noen få stammer av bakteri­ er. Et angrep av bakteriofager vil hemme eller helt stoppe

86 Produksjon av meieriprodukter

veksten i en reinkultur eller fåstammekultur. I en blandings­ kultur endrer bakteriesammensetningen seg. Bakteriofagproblemer oppstår ved mangelfull produksjonshygiene. I tillegg til varmebehandling og generelle hygienetiltak kan vi beskytte oss mot plager med bakteriofager ved å bytte til kul­ turer med andre stammer etter et fastlagt utskiftingsprogram.

DL-kulturen Den typen syrekultur som er mest brukt i meieriene, er DLkulturen. Det er en blandingskultur som består av fire ulike melkesyrebakterier: — Lactococcus lactis — Lactococcus cremoris — Lactococcus diacetylactis - Leuconostoc cremoris (Dette er en forkortet utgave av bakterienavnene, som vi ofte bruker fordi disse bakteriene har så tungvinte navn. De full­ stendige bakterienavnene ser du på figur 5.1.) Disse bakteriene er grampositive og ubevegelige, de er kuleformede, og de opptrer i kjeder. De er mesofile bakterier, det vil si at de vokser mellom 10 og 50 °C med en optimumstemperatur på ca. 30 °C. Leuc. cremoris har lavere optimumstemperatur enn de andre, ca. 25 °C. Legg merke til at den vanlige syrningstemperaturen (18-22 °C) er en god del lavere enn optimumstemperaturen. Ved en høyere syrningstempera­ tur ville bakteriestammer med den høyeste veksthastigheten fort dominere og skape ubalanse i kulturen. Når vi bruker en temperatur som ikke er optimal for noen av artene eller stam­ mene, bevarer vi mangfoldet i kulturen.

Bakteriene er avhengige av karbohydrater for å vokse, og de er ellers nokså kravstore når det gjelder tilgang på nærings­ stoffer. Lac. lactis og Lac. cremoris kaller vi syredannere i kulturen, mens Lac.diacetylactis og Leuc. cremoris er aromadannere. Forholdet mellom syredannere og aromadannere varierer for ulike DL-kulturer som er å få kjøpt.

I en blandingskultur varierer egenskaper med mengdeforhol­ det mellom de ulike artene i kulturen og etter hvilke stammer av artene som fins der. I en DL-kultur er vi særlig opptatt av Produksjon av meieriprodukter 87

forholdet mellom syredannere og aromadannere og av forhol­ det mellom de to aromadannende artene.

Ulike stammer av melkesyrebakteriene har ulike proteinspaltende enzymer. Dette har stor betydning når vi skal velge en egnet kultur til osteproduksjon. Bakterieart

Produserer i melk

Sammensetning ulike typer

melkesyre

60-90 %

Syredannere: Lac. lactis Lac. cremoris

Aromadannere:

melkesyre,

Lac. diacetylactis

aromakomponenter,

Leuc. cremoris

co2

10-40%

Figur 5.6 Sammensetning av DL-kultur

Syredannerne forgjærer laktose til melkesyre. Når Leuconostoc cremoris omdanner laktose, får vi dannet flere sluttprodukter. Vi sier at Leuconostoc cremoris har heterofermentativ melkesyreforgjæring. De andre melkesyrebakteriene i kulturen har derimot homofermentativ melkesyreforgjæring, det vil si at det blir bare ett sluttprodukt når de omdanner laktose.

88 Produksjon av meieriprodukter

Homofermentativ melkesyreforgjæring: Laktose

1/ Melkesyre

Heterofermentativ melkesyreforgjæring: Laktose

------ co2 -------- 7 Eddiksyre -------- 7 Acetaldehyd----- -Etanol Melkesyre

Sitronsyreforgj æring: Sitronsyre -------- > Acetaldehyd

L

xz

Acetoin xb Diacetyl--------- > 2.3 Butylenglycol

CO2

Figur 5.7 Melkesyrebakterienes forgjæring av laktose og sitronsyre i melk I melka er det 4,7 % laktose. Bare en liten del av laktosen i melka forgjæres. Når melka syrner og får en pH-verdi på ca. 4,6, dannes det 0,7-0,9 % melkesyre. Ved en pH-verdi på ca. 4,5 stopper bakterieveksten fordi bakteriene ikke trives ved lave­ re pH-verdier. Hvor mye av sitronsyra som forgjæres, er avhengig av an­ delen aromadannere i kulturen. Ofte blir nesten all sitronsyra forgjært.

Når en DL-kultur blir podet i melk, begynner først veksten av laktokokkene. De danner en del melkesyre før Leuc. cremoris starter veksten. Av aromadannerne er Lac. diacetylactis den mest robuste. Figur 5.8 viser et typisk forløp for syre- og aromadanninga i en DL-kultur. Som du ser av figuren, er både syreproduksjon og aromaproduksjonen avsluttet før det er gått et døgn. Sitronsyreinnholdet starter på ca. 0,2 %, og det er ingen ned­ gang i innholdet før pH-verdien har sunket til ca. 5,5. Når si­ tronsyreinnholdet går ned, øker innholdet av spaltingsproduktene, acetaldehyd og diacetyl eller acetoin. Acetaldehyd er et mellomprodukt i spaltinga av sitronsyre, og når forgjæringa er helt ferdig, er innholdet av acetaldehyd derfor igjen null.

Produksjon av meieriprodukter 89

Dersom vi avbryter syrningen for tidlig, kan vi få en smak av acetaldehyd i melka. Denne smaken er uønsket. Den kan også oppstå hvis vi har for mye av Lac. diacetylactis i forhold til Leuc. cremoris.

Figur 5.8 Syreog aromadanninga i en DL-kultur Figuren viser typisk syrningsforløp og aromaproduksjon i melk podet med 1 % DL-kultur og dyrket ved 20 °C. Her synker pH-verdien fordi laktose blir omdannet til melkesyre. Aromakomponentene og CO9 blir utviklet etter hvert som sitronsyra blir brukt opp.

Dersom vi ønsker en kultur med mye aroma, er det, som figur 5.8 også viser, om å gjøre ikke å avbryte syrningen for tidlig. Derfor kan det være vanskelig å oppfylle ønskene om mye aroma og høy aktivitet samtidig. 90 Produksjon av meieriprodukter

De to aromadannerne skiller seg også fra hverandre med hen­ syn til hastigheten på sitronsyreforgjæringa. En kultur med høy andel Leuc. cremoris har en langsommere sitronsyreforgj æring.

Påvirkning av balansen i en DL-kultur Med balansen i en kultur mener vi altså mengdeforholdet mellom de ulike artene som fins i en blandingskultur. Den samme kulturen med ulik balanse kan gi stor variasjon i kva­ liteten på det ferdige produktet. Fordi de ulike artene i en blandingskultur reagerer litt for­ skjellig på miljøbetingelsene, kan vi få endring i balansen ved va­ riasjoner i syrningsbetingelsene (syrningstemperatur, podepro­ sent og symingstid). Dersom endringer er uønsket, må vi altså unngå slike variasjoner. For engangskulturer må vi være nøye med å bruke de syrningsbetingelsene som leverandøren angir. Hvis vi ikke er helt fornøyd med egenskapene til en kultur, bør vi prøve en kultur med en litt annen balanse. Det enkleste er da å kjøpe en annen kultur med en annen sammensetning. Det selges mange ulike kulturer, så vi har mange muligheter for å finne det som passer best for produktet vårt. Eventuelt kan vi justere syrningsbetingelsene for å påvirke kulturen i den retningen vi ønsker. Bruker vi engangskulturer til framstilling av brukssyre, er riktignok påvirkningsmulighetene i praksis ikke så store. Setter vi for eksempel ned syrningstemperaturen, tar det lengre tid før vi får den ønskede pH-verdien, og vi kan risikere at vi ikke får brukssyra ferdig i rett tid. Dyrker vi morsyre, har vi langt større muligheter for selv å påvirke sammensetningen av kulturen.

Virkning av variasjoner i syrningsbetingelsene • Temperatur Leuconostoc cremoris har litt lavere optimumstemperatur enn de andre tre artene i DL-kulturen. Det betyr at om vi velger en syrningstemperatur i den nedre delen av syrningsområdet (18-22 °C), reduserer vi innholdet av Lac. diacetylactis. Går vi opp i syrningstemperatur, får det motsatt effekt. Større andel Lac. diacetylactis gir raskere sitratforgjæring. Produksjon av meieriprodukter 91

• Podeprosent Leuc. cremoris kommer seinere i gang med veksten enn de an­ dre bakteriene i kulturen. Hvis vi øker podeprosenten (innen­ for et aktuelt område på 0,5-2 % ved poding med brukssyre), kommer veksten raskere i gang. Det kan vi også se av syrningskurven på figur 5.4. Alle bakteriene tjener på en økt podeprosent, men gevin­ sten er størst for den som har tyngst for å komme i gang med veksten. En høy podeprosent øker derfor andelen Leuconostoc cremoris og gir oss en kultur med mindre mengde aroma og langsommere CO2-danning. Lav podeprosent har den motsatte effekten. • Syrningstid og pH-verdi ved bryting av koagelet Aromadanninga skjer mot slutten av syrningen. Det betyr at kort syrningstid (eller høy pH ved koagelbryting) gir lavere andel aromadannere, mens lang syrningstid gir høyere andel.

Hvis vi poder den samme DL-kulturen gjentatte ganger, får vi forsterket effekt av de syrningsbetingelsene vi har valgt. Hvis vi for eksempel ønsker en høyere andel Leuconostoc i kultu­ ren, kan vi velge lav temperatur ved syrning. Poder vi så vide­ re på den samme kulturen med den samme lave temperatu­ ren, blir andelen enda høyere etter flere ompodinger.

92 Produksjon av meieriprodukter

Kontrollspørsmål 1 Hva er en kultur?

2 Hva skiller en reinkultur fra en blandingskultur? 3 Hvilke bakterier består en DL-kultur av? 4 Hvorfor bruker vi kulturer i osteproduksjon?

5 Hvilken betydning har sitronsyreforgjæringa?

6 Hva er det som gjør at produksjonen av a) melkesyre og b) CO2 stanser i en syrekultur? 7 Hvorfor er nedkjøling av ferdig brukssyre viktig?

Arbeidsoppgaver 1 Hvilke fordeler og ulemper er det ved å bruke kulturer beregnet for direkte poding i produktet (DVS/DIP kultur) sammenliknet med dyrking av morsyre og brukssyre? 2 Hva kan skje med en DL-kultur ved gjentatte ompodinger? *

3 Hvorfor er det fordelaktig med en kraftig varmebehandling av melka som brukes til dyrking av kulturer?

4 Praktisk gruppeoppgave/prosjekt Få tak i en DL-kultur. Dyrk denne kulturen ved varierende syrningsbetingelser. Test kulturen. (For framgangsmåter se øvingsheftet i faget laboratorieteknikk.) Hvordan blir kulturen påvirket av syrningsbetingelsene?

Produksjon av meieriprodukter 93

6 Konsummelk I dette kapitlet skal du bli kjent med den produktgruppa vi kaller konsummelk. Vi skal ta for oss produktenes egenskaper, kvalitetskrav og selve framstillingsprosessen.

Hva er konsummelk? Med begrepet konsummelk mener vi melk som gjennomgår enkle behandlingsprosesser på meieriet, og som selges for konsum. Akkurat hvilke produkter vi regner med til denne gruppa, varierer noe, men i dette kapitlet tar vi for oss søte melkeprodukter (helmelk, lettmelk og skummetmelk), fløte og syrnede melke- og fløteprodukter. Konsummelkproduktene er en stor og viktig produkt­ gruppe for norsk meieriindustri. Samtidig er det den produkt­ gruppa som har de enkleste framstillingsprosessene. Derfor er det i en lærebok som denne ikke samsvar mellom det antall sider vi bruker på å omtale disse produktene, og den betyd­ ningen de har.

94 Produksjon av meieriprodukter

Rundt 40 % av melka som blir produsert i Norge, går til produksjon av konsummelkprodukter. Blant konsummelkproduktene (som vi ofte forkorter til k-melk) er det lettmelk, hel­ melk og skummetmelk som er «de tre store». Disse tre utgjør ca. 80 % av det totale konsummelksalget. Melk brukt til

mill, liter

Konsummelk

671

Kvitost

526

Brunost/kasein

28

Spisefett

16

UHT

21

Industrileveranser

69

Skummetmelkpulver

77

Andre bruksområder

59

Sum innland

1467

Eksport

229

Lagerendringer

-15

Produsert melk

1681

Figur 6.1 Bruken av melk i Norge i 1997 Meieriindustrien tjener ikke like mye på alle typer produkter. K-melkproduktene er en gruppe med høy inntjening, og salget av disse produktene er derfor svært viktig for meieriindustrien.

Søte melkeprodukter Produksjon Produksjonen av helmelk (H-melk) foregår slik: Rå melk fra silotanken behandles i separator, homogenisator og melkepasteur. Melka varmes først i pasteurens første regenerativavdeling til ca. 60 °C, som er en gunstig separeringstemperatur. Fra separatoren går melka til homogenisatoren. Homogeniseringstrykket er i området 75-125 kg/cm2. Etter homogenisering går melka tilbake til pasteuren til lavpasteuProduksjon av meieriprodukter 95

risering og nedkjøling til under 4 °C. Melka blir overført til en mellomtank for korttidslagring før tapping på kartonger i en tappemaskin.

Figur 6.2 Flytskjema for produksjon av H-melk Når H-melka separeres, er det ikke for å fjerne noe av fløten, men for å få renset melka for slam. Etter norske regler skal det ikke fjernes noe fett fra melka. Når et produkt selges som helmelk, skal fettinnholdet ikke standardiseres, men være slik det var i råstoffet. Homogenisering av H-melka har til hensikt å hindre oppfløting. Både fullhomogenisering og delhomogenisering kan brukes. (Se side 65.)

96 Produksjon av meieriprodukter

Lavpasteurisering er valgt som varmebehandlingsmetode fordi det har en tilfredsstillende drapseffekt på mikroorganis­ mer og inaktiverer enzymer. Hadde vi valgt en sterkere var­ mebehandling, kunne produktet fått lengre holdbarhet, men samtidig hadde vi risikert kokt smak og redusert vitamininnhold. Lavpasteurisering vil si minst 71,1 °C i 15 sekunder. Enkelte meierier velger en litt høyere temperatur, for eksem­ pel 75 °C. Da oppnår de en noe høyere drapseffekt og bedre holdbarhet. Ellers har selvsagt nedkjølinga etter pasteurisering stor betydning for holdbarheten på produktet. Jo lavere tempera­ tur (uten frysing) vi greier å holde under tapping, lagring på meieriet, transport til salgsstedene, lagring i butikkene og hos forbrukerne, desto lenger holder produktet seg. Produksjon av lettmelk er svært lik produksjonen av helmelk. Forskjellen ligger i separeringa og standardiseringa av fet­ tinnholdet. Lettmelk skal standardiseres til et fettinnhold på 1,5 % fett (+/-0,2 %). De fleste meieriene har en direkte stan­ dardisering. Ved helhomogenisering blander de da melk og flø­ te i riktig forhold rett etter separatoren; ved delhomogenisering blander de melk med homogenisert fløte. Et aktuelt alter­ nativ, særlig for små meierier, er å blande ferdig behandlet Hmelk og skummetmelk på en blandingstank før tapping. Det kreves da et nøyaktig system for måling av melkemengdene og et godt røreverk på tanken. Skummetmelk

Kremfløte

Helmelk

Lettmelk

Rå melk

X

X

X

X

Separering(rensing)

X

X

X

X

38 % fett

1,5 % fett

Standardisering Lavpasteurisering

X

X

Homogenisering, 100 kg/cm2

X

X

- O

Mikspumpe

Frysesylinder med skraperørar (riset)

Figur 10.5 Prinsippskisser for kontinuerlege iskremfrysarar Ver merksam på at krempumpa har større kapasitet enn mikspumpa. Det finst to ulike system for å mate miks og luft inn i sylin­ deren (sjå figur 10.5). Det eine er vist på figur A. Det har to pumper i ein serie med ein luftventil imellom. Den første pumpa regulerer mikstilgangen, mens den andre, som har større kapasitet, pumpar miksen frå den første samstundes som ei kontrollert luftmengd blir sogen inn gjennom luftventilen. Denne blandinga av luft og miks blir trykt vidare inn i frysesylinderen.

218 Produksjon av meieriprodukter

Det andre systemet (figur B) verkar på den måten at ei kontrollert mengd komprimert, reinsa luft blir mata inn saman med miksen direkte i frysaren. Begge systema tillet svulming (volumauke) på 150-200 %. Etter at iskremen (med softis-konsistens) har komme ut av den kontinuerlege frysaren, blir han pumpa vidare til ulike fyllemaskinar eller til ein pinnemaskin.

Frysing I fryseprosessen skjer det tre viktige ting som vi skal sjå nær­ mare på: avkjøling og byrjande iskrystallaging, innpisking av luft og delvis utkjerning. • Avkjøling og byrjande iskrystallaging Til no har vi ikkje nemnt det som det er mest av i iskremen, nemleg vatn. Normalt er om lag 2/3 av iskremen vatn. Ein del av vatnet finst kjemisk bunde (fast bunde) til stabilisatorane og proteina og kan derfor ikkje frysast. Det viktigaste i pro­ sessen vidare blir å få utkrystallisert (frose) så stor mengd som råd av den vassmengda som er att. Grunnen til det er at den etterfølgjande herdefrysinga av iskremen berre fører til at dei iskrystalla som alt er laga, veks vidare (auke i iskrystallstorleik). Det gjer at dersom vi frys ein for liten del av vatnet i den kontinuerlege frysaren (for høg avgangstemperatur), får vi ein «isete» iskrem - ein iskrem med store isnåler. Det viktig­ aste under frysinga blir altså å halde ein så låg avgangstemp­ eratur som råd frå frysaren. Samstundes må vi sjølvsagt ta omsyn til produksjonskapasiteten og prosessen vidare. Produserer vi til dømes pinnar, kan vi ikkje fylle dei ved så låg temperatur som ekstruderte produkt. Di lågare tempera­ turen er, di fastare blir iskremen. Vidare har samansetnaden av miksen, og særleg innhaldet av frysepunktsenkande ingrediensar, mykje å seie for tappetemperaturen. I ein «vanleg» resept blir om lag 50 % av vatnet frose ut ved ein tappetemperatur på -5 °C. • Innpisking av luft Samstundes med utfrysinga av vatn fører den mekaniske be­ arbeidinga i frysesylinderen til at den tilførte lufta blir fordelt i iskremen som luftblærer. Det er viktig for teksturen til is­ kremen at lufta blir fordelt i svært mange små luftblærer. Grunnen til det er at store luftblærer gir ein open struktur og Produksjon av meieriprodukter 219

eit produkt som det blir kaldt å ete. Vi har før nemnt at svulminga er den faktoren som i størst grad påverkar konsistensen til iskremen. Stor svulming gir ved elles like vilkår ein mjuka­ re iskrem som det er lettare å skjere enn iskrem med lite svulming. Men ei for stor svulming er meir risikabelt når det gjeld kor godt iskremen held seg, for det kan ofte føre til at han «skrumpar inn» i emballasjen. Denne innskrumpinga kal­ lar vi romsvinn. Ein tommelfingerregel seier: Maksimal suulmingsprosent - 2 ■ (feittprosent + FFMTprosent + total tørrstoffprosent) Blir prosenten mykje høgare enn dette, greier ikkje iskremstrukturen å halde godt nok fast på lufta. Strukturen blir for veik, lufta slepp ut ved lagringa, iskremen klappar saman, og vi får ein iskrem med romsvinn. • Delvis utkinning Ved frysing har emulgatoren ein destabiliseringseffekt. På grunn av den mekaniske behandlinga av iskremen blir fritt feitt pressa ut av feittkulene. Fordi emulgatoren har redusert fråstøytinga mellom feittkulene, blir det mogleg å lage feittkuleagglomerat, noko som så lettar luftinnpiskinga og forde­ linga av den innpiska lufta. Agglomerata legg seg som mem­ branar rundt luftblærene og bind dei fast. På den måten blir det - lagerstabilitet - «kremete» iskrem - stor smeltemotstand

220 Produksjon av meieriprodukter

Transportband til pakkemaskin

Uttakar

Formsatsen roterer i lakebadet. Is frå den kontinuerlege iskremfrysaren blir fylt i formene. Når desse formene har komme til pinneisetjaren, har massen vorte så mykje frosen at pinnane står. Før uttakaren passerer ispinnane ein seksjon der det er varm lake, slik at ispinnane kjem seg laus frå formene.

Herding og lagring Under herdinga, som går for seg i ein herdetunnel med luft­ temperatur på -30 til -40°C, frys ein stor del av den vassmengda som er att. Alt vatnet kan ikkje frysast ut, fordi auka utfrysing av vatn fører til stadig stigande konsentrasjon av frysepunktsenkande stoff (sukker, salt) i det vatnet som ikkje har frose. Som nemnt på side 218 blir det på grunn av den nokså sak­ te innfrysingsprosessen ikkje laga nye iskrystall under herdefrysinga. Det blir derfor berre dei iskrystalla som allereie finst, som veks. For å få ei rimeleg snøgg og effektiv herding må vi halde ein svært låg temperatur i herdetunnelen, til dømes -35°C, og syte for stor luftsirkulasjon. Etter herdinga får den ferdig emballerte og pakka iskremen den konsistensen som vi kjenner frå frysedisken i butikken.

Produksjon av meieriprodukter 221

På grunn av store sesongvariasjonar og av omsyn til ei for­ nuftig utnytting av produksjonsapparatet er det i periodar nødvendig å liggje inne med store lager. Da er det sjølvsagt viktig å halde så låg temperatur som råd, men det er kanskje enda viktigere å halde konstant temperatur - altså å ikkje få temperatursvingingar. Ved ein lagringstemperatur på -15 °C fører ein temperaturauke på 5 °C til at om lag 10 % av det frosne vatnet smeltar. Nokre av dei iskrystalla som er laga, smeltar heilt, mens andre smeltar berre delvis. Dersom temperaturen går ned til -15 °C att, blir det ikkje laga nye iskrystall, men dei som alt finst, kjem til å vekse, og vi får ein iskrem med store isnåler. Ein tilsvarande temperaturauke ved ein lagertemperatur på -25 °C fører til at berre 2-3 % av det frosne vatnet smeltar. Lagringsstabiliteten har dermed auka mykje. I samband med dette må vi også nemne at stabilisatoren i høg grad er med på å auke lagringsstabiliteten. Grunnen til det er at han bind vatn og dermed hindrar det vatnet som smeltar når temperaturen stig, i å gå saman med eksisterande iskrys­ tall. Dermed får vi ikkje dei svært store iskrystalla.

222 Produksjon av meieriprodukter

Oppgåver Kontrollspørsmål 1 Kva slags mjølkeråvarer er aktuelle til iskremproduksjon?

2 Kvifor nyttar vi mjølkefeitt i iskrem? 3 Forklar kva FFMT står for, og kva funksjon det har i iskremen.

4 Kvifor skal vi ikkje ha meir enn 17 delar FFMT per 100 delar vatn?

5 Kva meiner gi med frysepunktsdepresjonsfaktoren (FPDF)? Korleis blir denne faktoren påverka av sukkertilsetjinga?

6 Kva funksjonar har stabilisatoren og emulgatoren i iskremen? 7 Lag eit flytskjema for iskremframstilling.

8 Kva hender når iskremmiksen står til modning? 9 Kva meiner vi med svulming? Kva har svulminga å seie for iskremen?

10

Iskrystall er ein feil ved iskrem. Kva kan vi gjere for ikkje å få denne feilen?

11

Kva er softis?

Arbeidsoppgåver 1

Studer iskremforskrifta. Kva blir iskrem kalla, og korleis er produktet definert? Kva krav set vi til fløyteis? Kva er sherbet (sorbéis)? Kva er margarinis?

2 Gruppeoppgåve og/eller praktisk oppgåve Samanlikn iskrem frå fleire produsentar. Kva skil produk­ ta frå kvarandre når det gjeld til dømes samansetnad, ingrediensar, tilsetjingsstoff og sensoriske eigenskapar? Produksjon av meieriprodukter 223

11 UHT-produkt Ultrahøgpasteurisering, eller UHT som det blir forkorta til, blir i Noreg nytta til dessertproduksjon og til flytande mjølkeprodukt som skal halde seg i lang tid, både kvitmjølk og smakssett mjølk. I dette kapittelet skal du bli kjend med denne produkt­ gruppa, og vi skal gå nærmare inn på UHT-prosessen og det produksjonsutstyret som trengst.

Ultrapasteurisering Ultrahøgpasteurisering gjer at produkta held seg i lang tid utan at vi bruker konserveringsmiddel. Alle mikroorganismar blir øydelagde ved varmebehandling, og dermed blir produkta sterile. Ved produksjon av smakssette mjølkedrikker og dessertar blir mjølka tilsett først sukker, tjukningsmiddel (stivelse), vernekolloid (stabilisator) og tilsetningar for smak og farge. Så blir han varmebehandla ved hjelp av vatn eller dampved 135-143 °C i nokre sekund. Ein viktig del av prosessen er ho­ mogenisering av blandinga anten før eller etter varmebehand­ linga. Alle tilsetningar som blir nytta, må vere godkjende og stå i «positivlista» frå Statens næringsmiddeltilsyn (SNT). For at det ferdige produktet skal bli sterilt, må tappinga gå aseptisk for seg, det vil seie at prosessen skjer i eit miljø som er fritt for mikroorganismar. Da kan produkta halde seg i frå seks veker til seks månader. Sørover i Europa bruker dei mykje UHT-kvitmjølk, fordi varmen gjer at det er problem med å få ferskmjølk til å halde seg. I Noreg sel vi ikkje UHT-kvitmjølk i daglegvarehandelen, men slik mjølk blir brukt om bord i fiskeflåten og ein del på Svalbard, der det er problem med å skaffe fersk mjølk. Dei siste åra har vi på den norske marknaden fått fleire

224 Produksjon av meieriprodukter

populære smakssette mjølkedrikker som held seg i lang tid. Vi har desse flytande UHT-mjølkeprodukta: • Kvitmjølk ku (lettmjølk) og geit • Laktoseredusert lettmjølk • Smakssette mjølkedrikker • Ulike fløytevariantar UHT-dessertproduksjon har vore i gang i Noreg sidan slutten av 1960-åra. Dei faste puddingane vi har, er spesielle for oss. I andre land i Europa finst lausare puddingar. Av UHT-dessertar finst det i dag • puddingar • dessertsausar • kremar • fromasjar og mousse

UHT-dessertar frå TINE

Råvarer I produksjonen av mjølkebaserte UHT-produkt bruker vi mange ulike råvarer. Hovudkrava til desse råvarene er at dei ikkje må ha sterk eigensmak (gjeld ikkje aromaer), og dei må vere lettløyselege. Vi skal no ta for oss dei viktigaste råvarene til mjølke­ baserte UHT-produkt.

Produksjon av meieriprodukter 225

Mjølkeprodukt Mjølk eller fløyte er ein hovudingrediens i dei mjølkebaserte produkta som held seg i lang tid. Vi bruker mjølk og fløyte med ulik feittprosent, alt etter kva slags produkt vi skal lage. Av og til har vi tørre mjølkeråstoff som skummamjølkpulver eller mysepulver. Det er viktig at mjølkeprodukta er av beste kvalitet både kjemisk og bakteriologisk, fordi UHT-råstoffa blir utsette for svært harde påkjenningar. Normal norsk meierimjølk held den kvaliteten vi ønskjer. Dersom vi bruker mjølk som inneheld mykje bakteriar, blir bakteriane drepne ved den høge temperaturen i varmebe­ handlinga. Enzyma i bakteriane kan derimot vere verksame også etter varmebehandlinga og gjere produktet dårleg, fordi enzyma får proteina og stivelsen til å spalte seg. Det kan auke faren for påbrenning ved oppvarming. Dersom vi nyttar mjølk med unormal saltbalanse, blir det lett klumpar av feittkulene, proteina i produktet blir destabi­ liserte, og vassbindingsevna blir dårlegare. Da får vi eit pro­ dukt med redusert kvalitet.

Stivelse Stivelse kan utvinnast frå plantar som mais, potet, ris, kveite og tapioka (ein plante som veks i Austen). Til UHT-produkt er mais og tapioka mest nytta. Råstoffa må vere kjemisk be­ handla stivelse for å kunne vere funksjonelle i den ekstremt høge temperaturen som UHT-produkta blir utsette for. Stivelsen har som oppgåve å gi konsistens i UHT-produkt. Stivelsen bind vatnet i viskøse og faste produkt og held ved lag ein stabil konsistens ved langtidslagring.

Emulgatorar og stabilisatorar Det blir brukt ulike emulgatorar og stabilisatorar i UHT-produkt. Emulgatorane og stabilisatorane blir gjerne selde i ferdige blandingar til industrien. Emulgatorar blir nytta for å balansere stabiliteten i feitthaldige produkt. Oppgåva til stabilisatorane er å gi konsis­ tens i produkta og å halde mjølkeproteina stabile ved lang­ tidslagring. Stabilisatorar har vore nytta i uminnelege tider, og dei finst i naturen. Fleire stabilisatorar blir framstilte av sjøalgar, mens andre blir utvunne frå plantar som veks i tro­ piske strøk. Til dømes finst det alginat i celleveggene og inni

226 Produksjon av meieriprodukter

cellene i brunalgar. Karragenan er ekstrakt av raudalgar. Pektin blir utvunne av skalet på sitrusfrukt og eple, men pek­ tin blir sjeldan nytta aleine i UHT-produkt, for pektin mister noko av vassbindingsevna si ved den høge temperaturen vi bruker i UHT-produksjon. Johannesbrødkjernemjøl blir fram­ stilt av bønnene på johannesbrødtreet, og guarkjernemjøl blir produsert av frøa på guarplanten. Av både stivelse og stabilisator er det viktig å bruke rett mengd i høve til mjølkemengda. Overdosering kan gi eit gummiliknande produkt, og ikkje minst kan det bli usmak på det ferdige produktet.

Aroma og farge Vi bruker ymse aromaer alt etter den smaksretningen det fer­ dige produktet skal ha. Det er mykje å få tak i på marknaden, utan at alt er av same kvalitet. Aromaer som blir nytta til UHT-produksjon, må tole høg temperatur. Vidare er det særskilt viktig å kompensere for eventuelle vassløyselege aromaer med større tilsetjingsmengder når vi bruker direkte oppvarmingsutstyr. Ein del vassløy­ selege aromaer følgjer nemleg med dampen ut gjennom vakuumsystemet.

Bruker vi farge i denne produksjonen, må fargen vere varmestabil. Dersom vi har ein farge som er lite stabil ved høg tem­ peratur, blir resultatet gjerne ein svak eller galen farge på produktet. Fargestyrken er pH-avhengig.

Søtingsstoff og kakao Vi bruker søtingsstoff i alle smakssette UHT-produkt. Slike stoff blir nytta for å gi ein søt smak, men også for å få betre fram annan smak. Det mest brukte søtingsstoffet i Noreg er sukker. Vi kan også ha andre sukkerartar som fruktsukker og druesukker, men dei er dyrare i innkjøp. Desse sukkerartane kan vi bruke for å gi meir tørrstoff til eit produkt utan at det blir så mykje søtsmak. I tillegg til desse karbohydrata er det i visse produkt mogleg å nytte kunstig søtingsstoff, men det blir ikkje brukt i mjølkebaserte UHT-produkt her i landet. Kakao eller sjokolade finst i alle sjokoladeprodukt og blir laga av bønner frå kakaotreet. Bønnene går igjennom ein omfat­ tande gjæringsprosess med tørking og brenning etterpå før Produksjon av meieriprodukter 227

dei får den ønskjelege aromaen og fargen. Dei behandla bøn­ nene blir så malne fleire gonger. Det finst fleire typar av ka­ kao og sjokolade, både lyse og mørke med meir eller mindre smak. Kakao i kombinasjon med sukker gir ein mild, fin sjokoladesmak.

Framstillingsprosess og utstyr Blandeutstyr Vi bruker alltid blandetankar ved UHT-produksjon. Dei ulike ingrediensane blir vegne, for nøyaktige mengder er ein føresetnad for eit rett sluttprodukt. I blandeprosessen skal ei viss mengd tørre råstoff (pulver) løysast opp (dispergerast) i ei viss mjølkemengd. Det gjer vi med utstyr som blir kalla ein rekkjeblandar (engelsk: «in line dispermixer»). Prinsippet er enkelt og fungerer på den måten at alle tørre ingrediensar blir blanda med kvarandre i ei stor trekt med sluseopning i botnen. Denne opninga går direkte ned på ein rørleidning der mjølka blir pumpa forbi og dreg med seg dei tørre ingrediensane over til ein blandetank med eige røreverk ved botnen eller nede på sida. Eventuelle flytan­ de ingrediensar blir tilsette direkte i blandetanken. Ei god blanding er ein føresetnad for eit godt ferdigpro­ dukt, og ei for dårleg blanding kan gi klumpar som kan tette til homogenisatoren etterpå. Dersom det er klumpar i blan­ dinga, kan også varmeovergangen bli for dårleg - med usterile produkt som resultat. I somme blandingar med spesielt «tunge» stabilisatortilsetningar og i alle blandingar med innhald av kakao eller sjokoladepulver er det viktig å ha kraftige og rett plasserte røre­ verk på blandetankane. Når vi overfører til varmebehandlingsutstyret er det viktig å justere røringa eller røretida slik at vi ikkje piskar mykje luft inn i blandinga. Luft i blandinga gjer produkt som pud­ dingar dårlegare, fordi lufta gjer dei lausare. Luft kan også gi påbrenning i produksjonsutstyret. I framstilling av flytande produkt kan luft i produktet føre til problem ved tapping på grunn av skumlaging.

228 Produksjon av meieriprodukter

Varmebehandling Formålet med ultrapasteuriseringa er å øydeleggje alle mikro­ organismar, anten det er bakteriar, mugg eller gjær. Ved ultrapasteurisering varmar vi produktet opp i to steg. Først forvarmar vi det opp til 60-80 °C og varmar det så vida­ re under trykk til den UHT-temperaturen vi ønskjer. Etterpå kjøler vi det ned att til tappetemperatur. UHT-behandling av produkt er ei varmebehandling på om lag 140 °C i 3-4 sekund. Den ideelle kombinasjonen av tempe­ ratur og tid varierer frå produkt til produkt og frå anlegg til anlegg. Temperaturen ligg normalt i området 138 til 145 °C, og tida kan variere frå tre til opp mot ti sekund. Dette viser at varmebehandlinga av mjølkebaserte UHT-produkt i Noreg ligg godt over det forskriftene seier om varmebehandling av UHT-mjølk, som er 135 °C i minst eitt sekund. Den høge temperaturen i varmebehandlinga som mjølk og fløyte blir utsette for ved UHT-produksjon, kan føre til påbrenning. Det gjeld særleg ved indirekte oppvarming og der­ som pH-verdien i blandinga er låg. UHT-produkt som er ba­ serte på mjølk og fløyte, og som er på marknaden i Noreg i dag, er nøytrale blandingar. Men ved varmebehandling blir pH-verdien 0,2-0,4 einingar lågare. Den høge temperaturen vi har i UHT-behandling, kan føre til litt brunfarging og kokt smak på ferdigprodukta. Det gjeld særleg vanleg UHT-kvitmjølk. Vi kan skilje mellom tre ulike typar av varmebehandling av UHT-produkt: indirekte oppvarming, direkte oppvarming og ohmsk oppvarming.

Utstyr for indirekte oppvarming Varmemediet ved indirekte oppvarming er vatn. Indirekte oppvarming kan gå for seg med ulike metodar og utstyr: Platevarmevekslaren er den billigaste måten vi kan ta UHT-oppvarming på. Denne varmevekslaren er svært følsam for tørrstoff i produktet og eignar seg best til tyntflytande pro­ dukt. Rørvarmevekslaren blir vanlegvis nytta til produkt som er frå relativt tyntflytande til viskøse i konsistensen. Skrapevarmevekslaren bruker vi til varmebehandling av produkt med større partiklar.

Produksjon av meieriprodukter 229

Direkte oppvarming Også i direkte oppvarming kan vi ha ulike metodar og utstyr: • Injeksjon: Damp blir sprøytt inn i produktet i lukka utstyr. • Infusjon: Produktet renn gjennom eit dampkammer. I desse metodane skjer oppvarminga svært snøgt, i og med at det er damp i direkte kontakt med produktet. I begge til­ fella må også dampen som er tilsett produktet, fjernast for at det skal bli balanse i produktet att. Dampen blir sogen ut i eit vakuumkammer der produktet blir sett under stort nok vakuum. Dampen må vere av beste kvalitet slik at han ikkje set bi­ smak på det ferdige UHT-produktet. Til å reinse vassdampen bruker vi karbonfilter. Som døme på anlegg med dampinjeksjon viser figur 11.1 eit anlegg for produksjon av UHT-kvitmjølk. Men dampinjek­ sjon er like aktuelt for andre UHT-produkt.

230 Produksjon av meieriprodukter

la Balansetank for inngåande mjølk lb Balansetank for vatn 2 Innmatingspumpe 3 Platevarmevekslar 4 Positiv pumpe 5 Dampinjeksjonshovud 6 Rørhaldecelle

7 Vakuumkammer 8 Vakuumpumpe 9 Sentrifugalpumpe 10 Aseptisk homogenisator 11 Steriltank 12 Aseptisk tappemaskin

Figur 11.1 Anlegg for produksjon av UHT-kvitmjølk ved direk­ te oppvarming (dampinjeksjon)

Rå mjølk blir forvarma til om lag 80 °C i plateapparatet. Så syter ei positiv pumpe for at trykket aukar til omtrent 4 bar før mjølka går inn på dampinjeksjonshovudet. Der fører dampinnsprøytinga til at temperaturen med ein gong aukar til rundt 140 °C. Mjølka får så nokre sekund i haldecella før nedkjøling i vakuumkammeret. Deretter blir mjølka homogenisert før ned­ kjøling til om lag 20 °C i plateapparatet og tapping.

Produksjon av meieriprodukter 231

75 °C

75 °C

143 °C

a Råvare b Damp c Kjølevatn d Vakuum e Til tapping

1 2 3 4 5 6 7 8 9

25 °C