Method and apparatus for manufacturing a dairy product

【技術分野】
【０００１】
本発明は酪農スターターカルチャー(starter culture)から酪農製品を製造するための方法および装置の原理に関する。 さらに、本発明はその開示された方法および装置によって製造された酪農製品、および酪農製品を製造するための方法および装置の使用に関する。
【背景技術】
【０００２】
大抵の酪農製品の製造は、一般に微生物、特に例えば乳酸バクテリアのようなバクテリアの使用を含んでいる。 乳酸バクテリアは、全ての醗酵ミルク製品、チーズおよびバターの製造に不可欠であり、それらは通常、バルクスターター(bulk starter)増殖のための冷凍または凍結乾燥されたカルチャー、あるいは酪農製品のための醗酵バットへの直接接種を意図した所謂「ダイレクトバットセット」（”Direct Vat Set”）(DVS) カルチャーのいずれかとして、酪農産業に提供される。
【０００３】
現在使用されている商業的なチーズ製造プラントにおいて、チーズバット(cheese vat)へのカルチャーの連続接種間の間隔は、２６,０００リッターぐらいの大きさのバットを有した大きいチーズプラントにおいては３０分ぐらいから４０分までで、わずか２００―３００リッターぐらいのチーズバットを用いるソフトチーズの製造では短くなってわずか1分から2分までで、通常変動し得る。
【０００４】
冷凍または凍結乾燥されたDVS カルチャーのペレットを使用することによる不利益は、特に前記の小さいバットの場合に、DVS カルチャーが手作業で計量されて各チーズバットへ別々に添加されなければならず、手作業による処理の度合いが高くなることである。 さらには、特にソフトチーズの製造で急な充填および接種を必要とするため、固形のDVS カルチャーの手作業による追加が、作業者の作業スケジュールの計画に関して組織上および関係先調整上の重大な問題をしばしば起こし、最後的に高い製造コストをもたらす。
【０００５】
国際公開第99/09838号パンフレットは、DVS カルチャーの直接的でかつ自動的な投与のためのスターターデリバリーシステム(starter delivery system)を開示しており、そこではチーズバット中での直接接種にそのまま使用できる安定な液状カルチャー懸濁液を作る水溶液にDVS カルチャーが懸濁されている。 しかしながら、添加されるべきカルチャーの安定性は達成されているものの、増殖前の遅滞期は依然として変わらず望ましくない長さである。
【０００６】
各種のチーズタイプの醗酵製品の製造では、製造プロセス中の醗酵における遅滞期を短くして装置の製造能力コストを最小にするために、非常に活性なカルチャーの継続的なニーズがある。
【０００７】
伝統的には、例えば遅滞期を短くするために、特にセットヨーグルト(set yoghurt)および種々のソフトチーズの製造において、通常スターターカルチャーの２−６％の添加を構成する大量のバルクスターターカルチャーが使用されてきている。 これはまた、ミルクのpH値を速やかに下げるという第2の効果を有している。 しかしながら、前記の大きい添加量のバルクスターターをわずかに長めの遅滞期のDVS カルチャーと組合せて使用しても、酪農製品の製造でバルクスターターをDVS カルチャーと交換する際に、DVS カルチャーがより長い滞留時間を必要とすることが明白である。 これは、必要とされるDVS カルチャーの量が比較的高い製造コストを含むことになるため、いくつかの製造プロセスにおいて問題である。
【０００８】
DVS カルチャーを容器またはタンク中で少量の予熱されたミルクとブレンドすることにより、さらにチーズバットまたは醗酵容器への添加の前にそのカルチャーを３０−６０分間予備的に活性化することによって、DVS カルチャーが予備活性化され得ることが、先行資料から知られている。 その予備活性化は、通常２０−５０リッターのミルクを含んだある種の容器の手段により実施可能であり、そこではDVS カルチャーが添加されて３０−６０分間維持される。 培養初期の短時間の経過後、そのミルクは１５−６０分を超えるチーズバットまたは醗酵タンクのさらなる培養の準備が整う。 通常、そのようなシステムは、しばしば充填間の予備活性化の時間に重大な変動を与えるバッチ式システムである。 それは、品質管理業務上問題であり、生産業務の計画および管理を忘れてはならない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
以上のことから、バッチ間の製品の品質変動を減少し、醗酵された酪農製品の製造時間を短縮し、生産業務の計画および管理を容易にし、製造コストを削減するような方法および装置に対する明らかなニーズが市場にあるように見える。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の発明者らは、驚くことにはこれらの要求に合った新規な方法および新規な装置を見出した。 本発明は、方法および装置をさらに詳細に開示することによって以下に記載される。
【００１１】
本発明の第１の側面によれば、
a)低温殺菌されたまたは無菌の水の中で乾燥または冷凍された濃縮微生物スターターカルチャーの水性懸濁液を作成する工程と、
b)当該水性懸濁液の計量された流れとミルクの計量された流れを供給し、ミルク/カルチャーのスターターカルチャー組成物を形成するために当該計量された水性懸濁液流れを当該計量されたミルク流れと混合する工程と、
c)当該スターターカルチャー組成物をインライン予備培養器に通す工程であって、そこでは２０℃よりも高いが当該微生物カルチャーに有害な作用を及ぼすほど十分に高くはない予備培養温度、好ましくは２０−４５℃、さらに好ましくは３０−３５℃に当該スターターカルチャー組成物が維持され、活性化されたカルチャー組成物を形成するために当該インライン予備培養器中の当該スターターカルチャー組成物の滞留時間が当該スターターカルチャー組成物を予備活性化するような時間である工程と、
d)醗酵混合物を供給するために当該スターターカルチャーを追加的な量のミルクと共に醗酵バットに計量分配する工程、および
e)酪農製品を得るために当該醗酵混合物を醗酵条件下に維持する工程を含む酪農製品の製造方法が提供される。
【００１２】
予備活性化(preactivation)は、ここでは予備培養と相互に置き換えられて使用され、例えばその名詞および動詞のような語に関する文法上の他の形をも含んでおり、使用の前に活性の状態を生じさせる方法であって、増殖期前の減少された遅滞期を含むものとして解釈されるべきである。 予備活性化の方法は、例えば最適化された温度および湿度のような適した周囲環境の獲得を含む。 さらには、最適化された栄養上の環境が考えられる。
【００１３】
予熱されたミルクと制御された方法でブレンドすることによってDVS カルチャーが予備活性化されるこの新規な方法は、従来のバッチ製造に比べて製品の品質変動を減少させるものであり、製造業務計画の複雑さを少なくすることに加えて製造時間とコストの両方の低減をもたらす。
【００１４】
本発明の第２の側面によれば、
a)濃縮された乾燥または冷凍された微生物スターターカルチャーの水性懸濁液を作成するためのものであって、無菌水の入口、当該乾燥または冷凍された微生物スターターカルチャーの入口および当該水性懸濁液の出口を有する、温度制御された混合容器と、
b)当該水性懸濁液の計量された流れを生じさせるための手段と、
c)計量されたミルク流れを作るための手段と、
d)ミルク/カルチャーのスターターカルチャー組成物を形成するために、当該計量された水性懸濁液流れを当該計量されたミルク流れと混合するための手段と、
e)２０℃よりも高いが当該微生物カルチャーに有害な作用を及ぼすほど十分に高くはない予備培養温度に当該スターターカルチャー組成物を維持するための手段を有する、当該スターターカルチャー組成物のためのインライン予備培養器と、
f)活性化されたカルチャー組成物を製造するために当該スターターカルチャー組成物を予備活性化させるような当該インライン予備培養器中の当該スターターカルチャー組成物の滞留時間となるような速度で、当該スターターカルチャーを醗酵ミルク製品製造のための醗酵バットに添加するための手段とを含む、酪農製品用の濃縮されたスターターカルチャーの活性化のための装置が提供される。
【００１５】
当該予備培養器の使用で、予備培養された状態で微生物スターターカルチャーを要求のあり次第計量分配することが容易になる。 その結果、微生物スターターカルチャーが醗酵バット中のミルクに添加されるとき、その醗酵プロセス完結のため時間短縮が要求されるようになる。 例えば無菌の維持の容易さおよび出発物質のばらつきの無さのような、乾燥または冷凍された微生物スターターの使用で得られる利点は、それでもなお変わることが無く維持される。
【００１６】
当該予備培養器中のスターターカルチャーの滞留時間は、好ましくは１０−６０分、さらに好ましくは１０−３０分であり、予備培養器の温度は１０−５０℃、好ましくは２０−４５℃、さらに好ましくは３０−３５℃である。 なお、これは対象の微生物の特性に依存する。 乾燥または冷凍されたスターターカルチャーの水性懸濁液は、２０℃またはそれ未満、好ましくは１５℃またはそれ未満の温度で作成される。
【００１７】
スターターカルチャー組成物の水性懸濁液を計量されたミルク流れと混合することは、好ましくは予備培養器に直接結合した混合機中で予備培養温度において実施されても良い。 当該予備培養器および好ましくは混合機が、加熱された流体、例えば適当な温度の水浴でその周囲を取り囲んで予備培養温度に維持されても良い。 当該スターターカルチャーは、例えば５分またはそれ未満、好ましくは２分またはそれ未満の間隔で計量分配されても良い。 本発明の方法の使用では、種々の便利なやり方で１００−２０００リッターの、好ましくは１５０−１５００リッターの、さらに好ましくは２００−１０００リッターの小チーズバットに予備活性化されたスターターカルチャーを添加することが、決められた形式の時間で可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明の原理および側面を十分に理解するために、その好ましい実施態様の詳細な記載が以下に示される。 そのような本発明の好ましい実施態様の例が、本発明による酪農製品の製造装置を図式化した描写である添付図面に示される。
【００１９】
図１は、DVSバッグ（A）、乾燥または冷凍された微生物スターターカルチャーの入口ホッパー（２）を有した混合容器（１）を含んだ、スターターカルチャーを製造するための装置を示している。
【００２０】
容器（１）中で得られる水性懸濁液の約８０容量％を構成するある量の低温殺菌されたまたは無菌の水が、入口（３）を通して容器（１）に供給される。 冷却水の入口（５）および出口（６）に接続された水ジャケット（４）の手段によって、容器（１）は約１５℃またはそれ未満の一定温度に維持される。 容器（１）の内容物は、パドル（７）によって攪拌されてもよく、水とカルチャーの含有量の正しいブレンド比を達成するためにその容器の重量を常時モニターできるようにするために、ロードセル(load cell)（８）が設置される。 その容器の温度をモニターして約１５℃またはそれ未満に制御するために、温度センサー（９）も設置されて温度制御装置（図示されず）に接続される。
【００２１】
容器（１）で作成された微生物スターターカルチャーの水性懸濁液は、低温のためかつ妥当な養分媒体が無いために、連続して定常的な無増殖の状態にある。 それは、重大な活性低下を伴わずに２４時間以上の間安全に保存されることが発明者らによって示されている。 水性懸濁液は、出口バルブ（１０）の手段によって容器（１）を出て行く。
【００２２】
一方では、ポンプ（１１）および導管（１２）からなる計量/添加システムは、予備活性化システムの下流側にDVS懸濁液を適切な速度で供給する。 他方では、ポンプ（１３）および導管（１４）を有する類似の並行した計量システムの方法で、低温殺菌されたミルク（１５）が適切な速度で予備活性化システムの下流側で供給される。 DVS懸濁液および低温殺菌ミルクの両方の流れは、プレート型熱交換器(Plate Heat Exchanger)（PHE）（１６）および（１７）でそれぞれ加熱される。 DVS懸濁液および低温殺菌ミルクは、それぞれプレート型熱交換器（１６）および（１７）への温水循環システム（２８）の手段によって、約３０度の温度に各々加熱される。
【００２３】
２０℃から４５℃までの温度がしばしば選ばれるが、対象のカルチャーのタイプおよび特定の用途により十分に合せるためにその温度は通常さらに最適化される。
【００２４】
図１に示される具体的態様において、PHE（１６）および（１７）は共通の水入口（１８）と２個の別々の水出口（１９）を有する。 PHE（１６）および（１７）は、プレート面積が非常に大きく、流入水と流出水の間の温度差が例えば約１℃のように非常に小さい。 そのことは、流動なし、少量の流動あるいは大きな流動等の（１６）および（１７）での流動状態にかかわらず、DVS懸濁液および低温殺菌ミルクがほとんど一定の温度であることを意味する。 DVS懸濁液および低温殺菌ミルクの流れは、その後インラインミキサー（２０）中で合わされ、均質液体ミキサーとしてそこを通過してインラインの管状保持セル（holding cell）（２１）と熱交換器を含むインライン予備培養器（２４）へ至る。
【００２５】
インライン予備培養器（２４）において、混合物は所望の温度で所望の時間維持される。 インライン保持セル（２１）は、PHE（１６）および（１７）のためのものと同様の温水の循環を使用する水浴によって周囲を取り囲まれており、PHE（１６）および（１７）での温度と（２１）での温度が同じレベルに維持される。 温水循環は、インライン予備培養器（２４）へ接続される入口（２２）と出口（２３）を有する。 インラインミキサー（２０）からインライン保持セル（２１）への混合物の入口はそのセルの底部にあり、それによって保持セルの初期充填の間に決められたやり方で空気が排出される。 インライン保持セル（２１）は、操作中に達成されるべきプラグフロー(plug flow)条件を考慮に入れて設計される。
【００２６】
最後に混合物は、添加バルブ（２５）、およびチーズバット（２７）に計量分配されるべき予備培養混合物の量の選択を可能にする添加/計量分配ノズル（２６）に通される。
【００２７】
物理的な予備活性化システムは、高い衛生上の要求に適合するように設計され、一般的な慣用型のクリーニングインプレイス(cleaning-in-place)(CIP)およびスチーミングインプレース (steaming-in-place)(SIP)の手段（図示されず）を具備する。
【００２８】
一般的な慣用型の制御機（図示されず）が、例えば機械的構成のような予備活性化システムの種々の部分およびパラメータ、さらには選択されたプロセスパラメータすなわち予備活性化時間および温度、計量分配量、ミルクとDVS懸濁液間の混合比を制御およびモニターする。
【００２９】
図１に示される具体的態様において、チーズバット（２７）はおおよそ１０００リッターの容積を有し、計量分配ノズル（２６）は１０−２０秒間で約７リッターの活性化されたカルチャー組成物を計量分配することが出来る。
【００３０】
本発明による方法および装置は、非常に短い間隔で再充填される比較的小さいバット（典型的には２００−１０００７リッター）を通常使用するソフトチーズの製造に特に有用である。 なお、望ましくない醗酵遅れは、スターターカルチャーを製造する際の製造システムで特に切実である。
【００３１】
図１に記載される装置は、チーズバットまたは醗酵ユニットに接種されたDVSカルチャーのための定められた予備活性化時間を実現可能にする。 そのユニットは、閉鎖された衛生上のユニットとして構成され、予備活性化されたカルチャーの半連続制御およびインライン添加を可能にする。 開示された本発明によるさらなる特徴は次のとおりである。 すなわち、本発明による活性化されたカルチャー組成物の予備培養が「オンデマンド」(“on demand”)のみで生じ、またそれが閉鎖された衛生上のインラインシステム内で行われることから、雑菌混入の危険が「バッチ」(“batch”)方式のシステムよりも非常に小さい。
【００３２】
本発明の第３の側面によれば、上記の方法によって製造される製品が提供される。 この側面では、興味ある製品には、例えばチェダー(Cheddar)およびエメンタール(Emmental)を含むハードチーズ；例えばゴーダ(Gouda)、チルジット(Tilsit)、ダンボ(Danbo)、モツァレラ(Mozzarella)およびラクレット(Raclette) を含むセミハードチーズ；例えばブリ−(Brie)、カマンベール(Camembert)、クレセンツァ(Cresenza)およびフェタ(Feta) を含むソフトチーズおよび例えばセットヨーグルトおよびバターミルクを含む醗酵製品のような酪農製品が含まれる。
【００３３】
第４の側面では、本発明は当該第３の側面による製品を含む組成物に関する。
【００３４】
第５の側面では、本発明は当該第３および第４の側面によるそのような製品および/または組成物の使用に関する。
【００３５】
第６の側面では、本発明は当該第２の側面による装置の手段によって、および第１の側面による方法によって製造された製品および組成物に関する。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】DVSバッグ（A）および乾燥または冷凍された微生物スターターカルチャーのための入口ホッパー（２）を有した混合容器（１）を含むスターターカルチャーを製造するための装置が描写される。
【符号の説明】
【００３７】
図１における表示は、以下のように理解されるべきである。
１…容器２…入口ホッパー３…水入口４…水ジャケット５…冷却水入口６…冷却水出口７…パドル８…ロードセル(load cell)
９…温度センサー１０…出口バルブ１１…ポンプ１２…導管１３…ポンプ１４…導管１５…低温殺菌ミルク入口１６…プレート型熱交換器１７…プレート型熱交換器１８…水入口１９…水出口２０…インラインミキサー２１…インライン管状保持セル２２…温水入口２３…温水出口２４…インライン保持セル２５…添加バルブ２６…添加/計量分配ノズル２７…チーズバット