Koffiemelk

Productie koffiemelk

Men onderscheidt twee processen: de in de verpakking gesteriliseerde bereiding en de in-lijn gesteriliseerde bereiding van koffiemelk. Onderstaand wordt de bereiding van de in de verpakking gesteriliseerde koffiemelk besproken en zal slechts kort worden ingegaan op de andere methode.

In verpakking gesteriliseerde koffiemelk

Grondstof

In de te gebruiken rauwe melk mogen geen zuren of andere stofwisselingsproducten in hoeveelheden van betekenis aanwezig zijn. Het kiemgetal moet laag zijn, omdat de melk dan gemakkelijker gesteriliseerd kan worden. Bovendien mag de melk geen colostrum bevatten, aangezien het product hierdoor minder hittestabiel wordt. Met behulp van infraroodmetingen wordt het vet- en eiwitgehalte van de rauwe melk bepaald.

Standaardiseren

In het verleden werden in Nederland warenwettelijke eisen gesteld aan het vetgehalte en drogestofgehalte van koffiemelk:

• koffiemelk: tenminste 7,5% vet en tenminste 25% droge stof
• halfvolle koffiemelk: tussen 4 en 4,5% vet en tenminste 24% droge stof
• magere koffiemelk: minder dan 1% vet en tenminste 20% droge stof

Vandaar dat de melk voor verdere bewerkingen eerst wordt gestandaardiseerd. Aangezien er tijdens het indampproces alleen water aan het product wordt onttrokken, moet de te concentreren melk al de gewenste verhouding tussen het vetgehalte en het vetvrije drogestofgehalte hebben. Standaardisatie vindt plaats door aan de volle rauwe melk ondermelk (melk, waarvan een deel van de room is verwijderd) of zoete karnemelk (als bijproduct van de boterbereiding) of wei (als bijproduct van de kaasbereiding) toe te voegen, zodat deze gewenste verhouding wordt verkregen.

Voorverhitten

Na het standaardiseren wordt de melk zeer intensief voorverhit (1 - 3 min bij 100 tot 135°C) in een platen- of buizenwarmtewisselaar om:

• pathogene micro-organismen en een groot gedeelte van de thermoresistente micro-organismen en bacteriesporen af te doden;
• enzymen te inactiveren;
• de hittestabiliteit van de geëvaporeerde melk te verhogen;
• het nadikken van de geëvaporeerde melk tijdens bewaring te verminderen;
• de melk in temperatuur te verhogen voor de eerste trap van de indampinstallatie:
• voor bepaalde smaakbeleving (karamelisatie van melksuikers).

De hittestabiliteit wordt verhoogd, doordat het hittelabiele serumeiwit uit de melk neerslaat op het aanwezige caseïne-eiwit. Door dit laagje serumeiwit wordt het coaguleren van de caseïnemicellen tijdens het steriliseren verhinderd. Bovendien daalt de hoeveelheid opgelost calcium en fosfaat door het voorverhitten, wat een gunstig effect heeft op de hittestabiliteit.

Na het voorverhitten is de melk witter van kleur, doordat de serumeiwitten tijdens het voorverhitten denatureren en hierdoor het licht meer verstrooien.

De melk wordt na het voorverhitten afgekoeld tot ongeveer 70°C.

Indampen

Met behulp van een vacuümvalstroom- of omloopverdamper wordt de melk ingedikt tot een drogestofgehalte van ongeveer 31%. Te ver indikken geeft een lagere opbrengst en verlaagt de hittestabiliteit van de ingedikte melk. Door het gebruik van vacuüm wordt het kookpunt van de melk verlaagd (65 à 70°C), zodat de melk zo min mogelijk een kooksmaak krijgt en aanbranden wordt tegengegaan. Een lagere temperatuur ontstaat een risico dat thermofiele micro-organismen kunnen uitgroeien.

Homogeniseren

Om oproming van de koffiemelk tijdens langdurig bewaren bij een hogere temperatuur tegen te gaan, wordt de ingedikte melk vervolgens met een tweetraps hogedruk homogenisator gehomogeniseerd bij een temperatuur van 60 tot 65°C en een druk tussen 125 en 250 bar. Door het homogeniseren wordt de viscositeit wat verhoogd en gaat de hittestabiliteit achteruit. De melk mag dus niet te intensief gehomogeniseerd worden. Het homogeniseren heeft een vergroting van de witkracht van de koffiemelk in koffie tot gevolg.

Koelen

Na het homogeniseren wordt de ingedikte melk met behulp van een warmtewisselaar gekoeld tot ongeveer 8°C. Vervolgens wordt het drogestofgehalte gecontroleerd en kan zonodig worden nagestandaardiseerd met water. Hierbij moet men er rekening mee houden dat door toevoeging van de 10%-oplossing van het stabilisatiezout de melk weer wat verdund wordt. Het geheel wordt hierna tijdelijk in geïsoleerde tanks opgeslagen, totdat de juiste hoeveelheid stabilisatiezout is bepaald.

Stabiliseren

Om ervoor te zorgen dat de ingedikte, gehomogeniseerde koffiemelk niet coaguleert tijdens het steriliseren, wordt er een stabilisatiezout (meestal Na₂HPO₄) toegevoegd. Doordat het stabilisatiezout basisch is, wordt de pH van de koffiemelk hierdoor verhoogd. Bovendien bindt het zout een deel van de aanwezige Ca²⁺, waardoor het caseïne-eiwit een negatievere, afstotende lading krijgt. Beide veranderingen zorgen voor een verhoogde hittestabiliteit. Aangezien er verschil zit in de partijen melk, worden doorgaans eerst een aantal proefsterilisaties uitgevoerd met kleine charges om de juiste hoeveelheid stabilisatiezout te bepalen. Er kan nu eventueel nog een vitamine aan de koffiemelk worden toegevoegd.

Verpakken

Na het toevoegen van het stabilisatiezout wordt de koffiemelk afgevuld in glazen flessen of vertinde blikken. Deze blikken zijn voorzien van inwendige laklaag om te voorkomen dat op den duur ijzer of tin in het product terecht komen. Voordat de blikken worden dichtgefelst, wordt stoom in de kopruimte toegediend om de overdruk tijdens de sterilisatie te beperken.

Steriliseren

De blikken en flessen worden vervolgens roterend gesteriliseerd in een batchgewijze autoclaaf of continue sterilisator gedurende 15 tot 20 minuten op 110 tot 120°C. Wanneer het gewenste steriliserende effect is bereikt, worden de producten afgekoeld tot bewaartemperatuur. Door Maillardreacties (karamelisatie) wordt de koffiemelk bruiner van kleur. Men kan deze kleur beïnvloeden, door een andere temperatuur- en tijdcombinatie toe te passen. Daarnaast neemt de viscositeit van de koffiemelk door het steriliseren toe.

Etiketteren

De verpakkingen worden geëtiketteerd en tot verzendeenheden verpakt. Wanneer de koffiemelk bij een temperatuur tussen 0 en 15°C wordt opgeslagen, is deze gedurende lange tijd houdbaar.

Stromend gesteriliseerde koffiemelk.

Tot aan het homogeniseren is het productieproces van stromend gesteriliseerde koffiemelk gelijk. Omdat deze koffiemelk UHT wordt gesteriliseerd, hoeft er niet zo intensief gehomogeniseerd te worden. Het homogeniseren dient er in dit geval alleen voor om oproming tijdens tijdelijke opslag tegen te gaan. Vervolgens wordt de koffiemelk teruggekoeld tot 5 à 8°C en tijdelijk opgeslagen. Het homogeniseren kan zelfs achterwege worden gelaten, als het gehele proces in één gang uitgevoerd wordt. Omdat tussentijds koud bewaren de neiging tot nadikken verhoogd, wordt aan deze laatste methode de voorkeur gegeven.

De koffiemelk wordt gedurende 4 seconden tot 8 minuten bij 122 tot 140°C UHT gesteriliseerd met behulp van een buizenwarmtewisselaar. Over het algemeen is het niet nodig om stabilisatiezout aan deze koffiemelk toe te voegen.

Na het steriliseren wordt de koffiemelk aseptisch gehomogeniseerd om eventueel gevormde eiwitaggregaatjes te verkleinen. Nadat het geheel is gekoeld, kan het in diverse verpakkingen aseptisch worden afgevuld. De koffiemelk kan vervolgens gedurende 6 tot 9 maanden bij kamertemperatuur worden bewaard.

Voedselveiligheid & Hygiënisch Ontwerp

Het bereidingsgedeelte moet tenminste voldoen aan GMP: zichtbaar schoon bij aanvang gebruik, en geen langdurig achtergebleven naspoelwater.

Het voorverhitten is een van de twee kritische stappen in het proces m.b.t. de afdoding van micro-organismen. Het is van belang dat dit gedeelte van het proces goed ontworpen is – volgens EHEDG-richtlijn no.1. Als voorverhitter wordt vaak een platenwarmtewisselaar gekozen. Het is bekend dat als in nieuw staat, maar vaker na verloop van tijd lek raken. Regelmatige controle is aan te geen last hebben van spannings- en spleetcorrosie bij de sterk vervormde dunne platen van de platenwarmtewisselaar.

Na de voorverhitter moet de hele lijn inclusief afvulmachine hygiënisch ontworpen. D.w.z. reinigbaar tot op microbieel niveau. Als het product na het afvullen in de verpakking gesteriliseerd wordt, dan is GMP na de koeler voldoende. De indamper moet in alle gevallen hygiënisch ontworpen zijn, omdat hierover langdurig product wordt gecirculeerd en er een risico bestaat van de vorming van hittestabiele thermofiele micro-organismen, die bij hogere opslagtemperatuur (tropen) ook na sterilisatie kunnen uitgroeien.

Maar ook bij GMP, is de sterilisatie in de verpakking geen vrijbrief om minder nauwkeurig zorgvuldig met het voorproces om te gaan of de procesapparatuur minder frequent of niet volledig te schoon te maken, of een langere productierun te voeren. Grote hoeveelheden van hittestabiele giftige stoffen, afkomstig van micro-organismen, kunnen ook na sterilisatie giftig (m.n. toxines van S.aereus) blijven, en vormen een bedreiging van de gezondheid van de consument.